（2014•邯郸一模）随着大气污染的日趋严重，国家拟于“十二五”期间，将二氧化硫（SO2）排放量减少8%，氮氧化物（NOx）排放量减少10%．目前，消除大气污染有多种方法．（1）用CH4催化还

Question

（2014•邯郸一模）随着大气污染的日趋严重，国家拟于“十二五”期间，将二氧化硫（SO₂）排放量减少8%，氮氧化物（NO_x）排放量减少10%．目前，消除大气污染有多种方法．
（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）+2H₂O（g）△H=-574kJ•mol^-1
②CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160kJ•mol^-1
③H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44.0kJ•mol^-1
写出CH₄（g）与NO₂（g）反应生成N₂ （g）、CO₂ （g）和H₂O（1）的热化学方程式______
（2）利用Fe²⁺、Fe³⁺的催化作用，常温下可将SO₂转化为SO₄^2-，从而实现对SO₂的治理．已知含SO₂的废气通入含Fe²⁺、Fe³⁺的溶液时，其中一个反应的离子方程式为4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O，则另一反应的离子方程式为______．
（3）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）．某研究小组向密闭的真空容器中（假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计）加入NO和足量的活性炭，恒温（T₁℃）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	1.00	0	0
10	0.58	0.21	0.21
20	0.40	0.30	0.30
30	0.40	0.30	0.30
40	0.32	0.34	0.17
50	0.32	0.34	0.17

①10min～20min以v（CO₂） 表示的反应速率为______．
②根据表中数据，计算T₁℃时该反应的平衡常数为______（保留两位小数）．
③一定温度下，随着NO的起始浓度增大，则NO的平衡转化率______（填“增大”、“不变”或“减小”）．
④下列各项能作为判断该反应达到平衡的是______（填序号字母）．
A．容器内压强保持不变　　      B． 2v_正（NO）=v_逆（N₂）
C．容器内CO₂的体积分数不变     D．混合气体的密度保持不变
⑤30min末改变某一条件，过一段时间反应重新达到平衡，则改变的条件可能是______．请在如图中画出30min至40min的变化曲线______．

Answer 1

（1）①CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ•mol^-1
②CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160kJ•mol^-1
③H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44.0kJ•mol^-1
由盖斯定律①+②+③×2得到：2CH₄（g）+4NO₂（g）=2N₂（g）+2CO₂（g）+4H₂O（l）；△H=-1910 kJ•mol^-1；
则热化学方程式为：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）利用Fe²⁺、Fe³⁺的催化作用，常温下可将SO₂转化为SO₄^2-，从而实现对SO₂的治理．已知含SO₂的废气通入含Fe²⁺、Fe³⁺的溶液时，其中一个反应的离子方程式为4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O，则另一反应为二氧化硫被铁离子氧化为硫酸，反应的离子方程式为：2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺，
故答案为：2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺；
（3）①10min～20min以v（CO₂） 表示的反应速率=(0.3mol/L−0.21mol/L)/(10min)=0.009 mol•L^-1•min^-1，故答案为：0.009 mol•L^-1•min^-1；
②20-30min反应达到平衡状态，C（s）+2NO（g）⇌N₂ （g）+CO₂ （g），各物质的平衡浓度为：c（CO₂）=c（N₂）=0.3mol/L；c（NO）=0.4mol/L，反应的平衡常数为：K=(c(CO2)c(N2))/(c2(NO))=(0.3×0.3)/(0．42)=0.56，故答案为：0.56；   
③一定温度下，随着NO的起始浓度增大，C（s）+2NO（g）⇌N₂（g）+CO₂（g）．反应是气体体积不变的反应；增大一氧化氮浓度相当于增大体系压强，平衡不动，一氧化氮转化率不变，故答案为：不变；
④C（s）+2NO（g）⇌N₂（g）+CO₂（g）．反应是气体体积不变的反应；
A．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A错误；
B．反应速率之比等于化学方程式系数之比，当v_正（NO）=2v_逆（N₂），反应达到平衡，v_正（NO）=2v_正（N₂）z只能说明反应正向进行，故B错误；
C．容器内CO₂的体积分数不变，说明反应达到平衡，故C正确；
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；
故选CD；   
⑤30min时改变某一条件，反应重新达到平衡，依据平衡常数计算得到c（N₂）=0.34mol/L；c（CO₂）=0.17mol/L；c（NO）=0.32mol/L；K=(c(CO2)c(N2))/(c2(NO))=(0.34×0.17)/(0.322)=0.56，化学平衡常数随温度变化，平衡常数不变说明改变的条件一定不是温度；依据数据分析，氮气浓度增大，二氧化碳和一氧化氮浓度减小，反应前后气体体积不变，所以减小二氧化碳浓度，平衡正向进行的结果；依据二氧化碳浓度减小在图象中画出浓度变化如图所示，作图要点：①起点在30min时V_逆（CO₂）的一半左右；②终点不超过30min时V_逆（CO₂），则图象为，
故答案为：减小CO₂ 的浓度；．