Question

（15分）隨著氮氧化物污染的日趨嚴(yán)重，國家將于“十二五”期間加大對(duì)氮氧化物排放的控制力度。目前，消除氮氧化物污染有多種方法。
(1)用活性炭還原法處理氮氧化物。有關(guān)反應(yīng)為：C(s)＋2NO(g)N₂(g)＋CO₂ (g) △H。某研究小組向某密閉容器加入一定量的活性炭和NO，恒溫(T₁℃)條件下反應(yīng)，反應(yīng)進(jìn)行到不同時(shí)間測(cè)得各物質(zhì)的濃度如下：

濃度/mol·L－1 時(shí)間/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

①T₁℃時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝                    （保留兩位小數(shù)）。
②30min后，改變某一條件，反應(yīng)重新達(dá)到平衡，則改變的條件可能是             。
③若30min后升高溫度至T₂℃，達(dá)到平衡時(shí)，容器中NO、N₂、CO₂的濃度之比為5：3：3，則該反應(yīng)的△H           0（填“＞”、“ ＝”或“＜”）。
(2)用CH₄催化還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＝－574 kJ·mol^－1
②CH₄(g)＋4NO(g)＝2N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g)     △H＝－1160 kJ·mol^－1
③H₂O(g)＝H₂O(l)  △H＝－44.0 kJ·mol^－1
寫出CH₄(g)與NO₂(g)反應(yīng)生成N₂(g)、CO₂(g)和H₂O(1)的熱化學(xué)方程式                         。
(3)以NO₂、O₂、熔融NaNO₃組成的燃料電池裝置如圖所示，在使用過程中石墨I(xiàn)電極反應(yīng)生成一種氧化物Y，有關(guān)電極反應(yīng)可表示為                                   。

Answer 1

(1)①0.56       ②減小CO₂的濃度（合理答案均可）    ③＜
(2)CH₄(g)＋2NO₂(g)＝N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(l)  △H＝－955 kJ·mol^－1
(3)NO₂＋NO₃^－－e^－＝N₂O₅

（1）①根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，反應(yīng)進(jìn)行到20min是氣體物質(zhì)的濃度不再發(fā)生變化，所以平衡常數(shù)＝
②30min→4min時(shí)NO和CO₂濃度減小，氮?dú)獾臐舛仍龃螅�所以改變的條件是減小CO₂的濃度。
③容器中NO、N₂、CO₂的濃度之比為5：3：3，說明升高溫度反應(yīng)物的濃度增大，因此反應(yīng)向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，即正反應(yīng)是放熱反應(yīng)。
（2）考查蓋斯定律的應(yīng)用，（①＋②）÷2＋③×2即得到CH₄(g)＋2NO₂(g)＝N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(l)，所以反應(yīng)熱是（－574 kJ·mol^－1－1160 kJ·mol^－1）÷2－44.0 kJ·mol^－1×2＝－955 kJ·mol^－1。
（3）根據(jù)裝置圖可知，Y是在石墨I(xiàn)生成的，而石墨I(xiàn)通入的是NO₂，所以是負(fù)極，失去電子，因此反應(yīng)式為NO₂＋NO₃^－－e^－＝N₂O₅。