Question

目前，消除氮氧化物污染有多种方法。

（1）用CH₄催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。已知：

①CH₄ （g）+4NO₂ （g）＝4NO（g）+CO₂ （g）+2H₂ O（g） ΔH＝－574 kJ·mol^－1

②CH₄ （g）+4NO（g）＝2N₂ （g）+CO₂ （g）+2H₂ O（g） ΔH＝－1160 kJ·mol^－1

③H₂O（g）＝H₂O（l） ΔH＝－44．0 kJ·mol^－1

写出CH₄（g）与NO₂（g）反应生成N₂（g）、CO₂（g）和H₂O（l）的热化学方程式________    

（2）用活性炭还原法处理氮氧化物。有关反应为：C（s）+2NO（g） N₂ （g）+CO₂ （g）某研究小组向恒容密闭容器加入一定量的活性炭NO，恒温条件下反应，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下

浓度/mol·L^-1 时间/min	NO	N2	CO2
0	0.100	0	0
10	0.058	0.021	0.021
20	0.040	0.030	0.030
30	0.040	0.030	0.030
40	0.032	0.034	0.017
50	0.032	0.034	0.017

①不能作为判断反应达到化学平衡状态的依据是_____         __

A．容器内CO₂的浓度保持不变        

B．v_正（N₂）=2 v_正（NO）

C．容器内压强保持不变              

D．混合气体的密度保持不变

E．混合气体的平均相对分子质量保持不变

②在该温度下时．该反应的平衡常数为              （保留两位小数）；

③在30 min，改变某一条件，反应重新达到平衡，则改变的条件是___          __。

（3）合成塔失去活性的铬锌触媒可用于制备锌锰电池。在碱性条件下，该电池的总反应为：Zn（s）+2MnO₂ （s）+H₂O（l）= Zn（OH）₂ （s）+Mn₂O₃（s），该电池正极的电极反应式是             。PbO₂ 可以通过石墨为电极，Pb（NO₃）₂和Cu（NO₃）₂的混合溶液为电解液电解制取。阳极发生反应的电极反应式为              ，阴极上观察到的现象是         ；若电解液中不加入Cu（NO₃）₂这样做的主要缺点是                 。

Answer

（1） CH4（g）+2NO2（g）＝N2（g）+CO2（g）+2H2O（1） ，ΔH＝－955 kJ·mol－1；

（2） ①B C；②0．56 ；③减小CO2浓度；

（3）2MnO2+2e—+H2O= 2OH—+Mn2O3 ；Pb2++2H2O-2e—＝PbO2+4H+；红色物质析出；Pb将在阴极析出，Pb2+不能得到有效应用；

【解析】

试题分析：（1）①CH4（g）+4NO2（g）═4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-574kJ•mol-l，②CH4（g）+4NO（g）═2N2（g）+ CO2（g）+2H2 O（g） △H=-1160kJ•mol-l，③H2O（g）═H2O（l）△H=-44.0kJ•mol-l，依据盖斯定律计算[①+②-③×4]×得到CH4（g）与NO2（g）反应生成N2（g）、CO2（g）和H2O（l）的热化学方程式：CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（l）△H=-955 kJ•mol-1；故答案为：CH4（g）+2NO2（g）= N2（g）+CO2（g）+2H2O（l）△H=-955 kJ•mol-1

（2）①C（s）+2NO（g） N2（g）+CO2（g），反应是气体体积不变的反应；A．容器内CO2的浓度不变，说明反应达到平衡，故A正确；B．反应速率之比等于化学方程式系数之比，当v正（NO）=2v逆（NO），反应达到平衡，v正（NO）=2v正（NO）只能说明反应正向进行，故B错误；C．反应是气体体积不变的反应，反应过程中和反应平衡状态压强相同，所以容器内压强保持不变不能说明反应达到平衡，故C错误；D．混合气体密度等于质量除以体积，反应中碳是固体，平衡移动气体质量变化，体积不变，所以混合气体的密度保持不变，说明反应达到平衡，故D正确；E．混合气体的平均相对分子质量=，此反应前后气体的物质的量不变，但气体的质量改变，故当未达平衡时，混合气体的相对分子质量在改变，则当混合气体的平均相对分子质量保持不变时，反应达平衡，故E正确，故选BC；

②当20-30min时，各物质的物质的量不变，则该反应达到平衡状态，K===0.56，故答案为：0.56；

③根据表中数值知，NO、二氧化碳的浓度减小，氮气的浓度增大，说明改变条件是分离出二氧化碳物质，故答案为：分离出了二氧化碳；

（3）正极发生还原反应，得电子化合价降低，二氧化锰中的锰元素由+4价变成+3价，故正极是二氧化锰发生还原反应，电极反应式为：2MnO2+2e-+H2O=2OH-+Mn2O3，阳极上Pb2+失去电子，得到PbO2，需要水参与反应，同时生成氢离子，电极反应式为：Pb2++2H2O-2e-=PbO2↓+4H+，阴极上，Cu2+获得电子生成Cu，附着在石墨电极上，即石墨上红色物质析出；若电解液中不加入Cu（NO3）2，阴极上Pb2+获得电子生成Pb，阴极电极反应式为：Pb2++2e-=Pb↓，Pb2+的利用率降低；故答案为：2MnO2+2e-+H2O=2OH-+Mn2O3；Pb2++2H2O-2e-=PbO2↓+4H+；石墨上红色物质析出；Pb将在阴极析出，Pb2+不能得到有效应用。

考点：考查了热化学方程式和盖斯定律的计算应用、化学平衡的影响因素、化学平衡状态的判断、原电池和电解池的工作原理的相关知识。