Question

汽车尾气是造成雾霾天气的重要原因之一，尾气中的主要污染物为C_xH_y、NO、CO、SO₂及固体颗粒物等。研究汽车尾气的成分及其发生的反应，可以为更好的治理汽车尾气提供技术支持。请回答下列问题：

（1）治理尾气中NO和CO的一种方法是：在汽车排气管上装一个催化转化装置，使二者发生反应转化成无毒无污染气体，该反应的化学方程式是                   。

（2）活性炭也可用于处理汽车尾气中的NO。在1L恒容密闭容器中加入0.1000 molNO和2.030 mol固体活性炭，生成A、B两种气体，在不同温度下测得平衡体系中各物质的物质的量以及容器内压强如下表：

根据上表数据，写出容器中发生反应的化学方程式                并判断p         3.93MPa(用“>”、“<"或“=”填空)。计算反应体系在200℃时的平衡常数Kp          (用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×体积分数)。

（3）汽车尾气中的S0₂可用石灰水来吸收，生成亚硫酸钙浊液。常温下，测得某纯CaS0₃与水形成的浊液pH为9，已知K_al(H₂S0₃)=1.8×10^-2 ，K_a2(H₂S0₃)=6．0 ×10^-9，忽略SO₃^2-的第二步水解，则Ksp(CaS0₃)=    。

（4）尾气中的碳氢化合物含有甲烷，其在排气管的催化转化器中可发生如下反应CH₄(g)+H₂0（1）=CO(g)+3H₂ (g)  △H=+250.1 kJ/mol。已知CO(g)、H₂ (g)的燃烧热依次为283.0kJ/mol、285.8 kJ/mol，请写出表示甲烷燃烧热的热化学方程式              。以CH₄ (g)为燃料可以设计甲烷燃料电池，该电池以稀H₂ S0₄作电解质溶液，其负极电极反应式为                  ，已知该电池的能量转换效率为86. 4%，则该电池的比能量为          kW．h．kg^-1(结果保留1位小数，比能量=，lkW·h= 3. 6×1 0⁶J) 。

Answer

（1）2NO+2CON2+2CO2；

（2）C+2NON2+CO2；＞；；（3）4.2×10-9；

（4）CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-890.3kJ•mol-1；CH4-8e-+2H2O═CO2+8H+；13.4。

【解析】

试题分析：（1）在催化剂条件下NO和CO反应，生成CO2和N2，反应的方程式为2NO+2CON2+2CO2，故答案为：2NO+2CON2+2CO2；

（2）根据表中数据可知，C、NO、E、F的化学计量数之比为0.03：0.06：0.03：0.03=1：2：1：1，反应中C被氧化，结合原子守恒可知，生成为N2与CO2，且该反应为可逆反应，故反应方程式为：C+2NON2+CO2；根据数据可知，升高温度，NO的物质的量增大，平衡向逆反应分析移动，，气体的物质的量增大，容器中气体的压强增大，因此p＞3. 93MPa；平衡时c(NO)==0.02mol/L，c(N2)=c(CO2)==0.015mol/L，故200℃时该反应的平衡常数为K==，故答案为：C+2NON2+CO2；＞；；

（3）由Ka2(H2SO3)=6.0×10-9可知SO32-+H2O⇌HSO3-+OH-的水解Kh= =1.67×10-4，

常温下，测得某纯CaSO3与水形成的浊液pH为9，c(HSO3-)=c(OH-)=1×10-5，

可知c(SO32-)= =6×10-5，

又c(Ca2+)=c(SO32-)+c(HSO3-)=7×10-5，

Ksp(CaSO3)=c(Ca2+)×c(SO32-)=7×10-5×6×10-5=4.2×10-9，

故答案为：4.2×10-9；

（4）①CH4(g)+H20（1）=CO(g)+3H2 (g) △H=+250.1 kJ/mol。

H2的燃烧热△H=-285.8kJ•mol-1，有②H2(g)+O2(g)=H2O(l)△H=-285.8KJ/mol；

CO的燃烧热△H=-282.8kJ•mol-1，有③CO(g)+O2(g)=CO2(g)△H=-282.8KJ/mol；

根据盖斯定律。将①+②×3+③，得：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=(+250.1 kJ/mol)+(-285.8KJ/mol)×3+(-282.8KJ/mol)=-890.3kJ•mol-1；

在甲烷燃料电池中，负极b极上是燃料甲烷发生失电子的氧化反应，在酸性环境下的电极反应为：CH4-8e-+2H2O═CO2+8H+；

假设甲烷的质量为16g，物质的量为1mol，根据电极方程式，转移的电子的物质的量为8mol，则该电池的比能量=13.4，故答案为：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-890.3kJ•mol-1；CH4-8e-+2H2O═CO2+8H+；13.4。

考点：考查了难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质、燃料电池的工作原理、电化学的有关计算等相关知识。