Question

【題目】汽車尾氣是造成霧霾天氣的重要原因之一，尾氣中的主要污染物為CxHy、NO、CO、SO2及固體顆粒物等。研究汽車尾氣的成分及其發(fā)生的反應(yīng)，可以為更好的治理汽車尾氣提供技術(shù)支持。請回答下列問題：

（1）治理尾氣中NO和CO的一種方法是：在汽車排氣管上裝一個催化轉(zhuǎn)化裝置，使二者發(fā)生反應(yīng)轉(zhuǎn)化成無毒無污染氣體，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是 。

（2）活性炭也可用于處理汽車尾氣中的NO。在1L恒容密閉容器中加入0.1000 molNO和2.030 mol固體活性炭，生成A、B兩種氣體，在不同溫度下測得平衡體系中各物質(zhì)的物質(zhì)的量以及容器內(nèi)壓強(qiáng)如下表：

根據(jù)上表數(shù)據(jù)，寫出容器中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式 并判斷p 3.93MPa(用“>”、“<"或“=”填空)。計(jì)算反應(yīng)體系在200℃時的平衡常數(shù)Kp (用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算，分壓=總壓×體積分?jǐn)?shù))。

（3）汽車尾氣中的S02可用石灰水來吸收，生成亞硫酸鈣濁液。常溫下，測得某純CaS03與水形成的濁液pH為9，已知Kal(H2S03)=1.8×10-2 ，Ka2(H2S03)=6．0 ×10-9，忽略SO32-的第二步水解，則Ksp(CaS03)= 。

（4）尾氣中的碳?xì)浠�合物含有甲烷，其在排氣管的催化轉(zhuǎn)化器中可發(fā)生如下反應(yīng)CH4(g)+H20（1）=CO(g)+3H2 (g) △H=+250.1 kJ/mol。已知CO(g)、H2 (g)的燃燒熱依次為283.0kJ/mol、285.8 kJ/mol，請寫出表示甲烷燃燒熱的熱化學(xué)方程式 。以CH4 (g)為燃料可以設(shè)計(jì)甲烷燃料電池，該電池以稀H2 S04作電解質(zhì)溶液，其負(fù)極電極反應(yīng)式為 ，已知該電池的能量轉(zhuǎn)換效率為86. 4%，則該電池的比能量為 kW．h．kg-1(結(jié)果保留1位小數(shù)，比能量=，lkW·h= 3. 6×1 06J) 。

Answer 1

【答案】（1）2NO+2CON2+2CO2；

（2）C+2NON2+CO2；＞；；（3）4.2×10-9；

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

【解析】

試題分析：（1）在催化劑條件下NO和CO反應(yīng)，生成CO2和N2，反應(yīng)的方程式為2NO+2CON2+2CO2，故答案為：2NO+2CON2+2CO2；

（2）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，C、NO、E、F的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比為0.03：0.06：0.03：0.03=1：2：1：1，反應(yīng)中C被氧化，結(jié)合原子守恒可知，生成為N2與CO2，且該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，故反應(yīng)方程式為：C+2NON2+CO2；根據(jù)數(shù)據(jù)可知，升高溫度，NO的物質(zhì)的量增大，平衡向逆反應(yīng)分析移動，，氣體的物質(zhì)的量增大，容器中氣體的壓強(qiáng)增大，因此p＞3. 93MPa；平衡時c(NO)==0.02mol/L，c(N2)=c(CO2)==0.015mol/L，故200℃時該反應(yīng)的平衡常數(shù)為K==，故答案為：C+2NON2+CO2；＞；；

（3）由Ka2(H2SO3)=6.0×10-9可知SO32-+H2OHSO3-+OH-的水解Kh= =1.67×10-4，

常溫下，測得某純CaSO3與水形成的濁液pH為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，

故答案為：4.2×10-9；

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

H2的燃燒熱△H=-285.8kJmol-1，有②H2(g)+O2(g)=H2O(l)△H=-285.8KJ/mol；

CO的燃燒熱△H=-282.8kJmol-1，有③CO(g)+O2(g)=CO2(g)△H=-282.8KJ/mol；

根據(jù)蓋斯定律。將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)=-890.3kJmol-1；

在甲烷燃料電池中，負(fù)極b極上是燃料甲烷發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，在酸性環(huán)境下的電極反應(yīng)為：CH4-8e-+2H2O═CO2+8H+；

假設(shè)甲烷的質(zhì)量為16g，物質(zhì)的量為1mol，根據(jù)電極方程式，轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為8mol，則該電池的比能量=13.4，故答案為：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-890.3kJmol-1；CH4-8e-+2H2O═CO2+8H+；13.4。