题目
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CxHy、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0.1000molNO和2.030mol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： 活性炭/mol NO/mol A/mol B/mol P/MPa 200℃ 2.000 0.0400 0.0300 0.0300 3.93 335℃ 2.005 0.0500 0.0250 0.250 P 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SO2可用石灰水来吸收，生成亚硫酸钙浊液．常温下，测得某纯CaSO3与水形成的浊液pH为9，已知Kal（H2SO3）=1.8×10-2，Ka2（H2SO3）=6.0×10-9，忽略SO32-的第二步水解，则Ksp（CaSO3）= ____ ．（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）+H2O（1）⇌CO（g）+3H2 （g）△H=+250.1kJ．mol-l．已知CO（g）、H2（g）的燃烧热依次为283.0kJ．mol-1、285.8kJ．mol-1，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H2SO4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=(电池输出电能（kW•h）)/(燃料质量（kg）)，lkW•h=3.6×1 06J）．
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CxHy、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0.1000molNO和2.030mol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SO2可用石灰水来吸收，生成亚硫酸钙浊液．常温下，测得某纯CaSO3与水形成的浊液pH为9，已知Kal（H2SO3）=1.8×10-2，Ka2（H2SO3）=6.0×10-9，忽略SO32-的第二步水解，则Ksp（CaSO3）= ____ ．
（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）+H2O（1）⇌CO（g）+3H2 （g）△H=+250.1kJ．mol-l．已知CO（g）、H2（g）的燃烧热依次为283.0kJ．mol-1、285.8kJ．mol-1，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H2SO4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=$\frac{电池输出电能（kW•h）}{燃料质量（kg）}$，lkW•h=3.6×1 06J）．
（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0.1000molNO和2.030mol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：
| 活性炭/mol | NO/mol | A/mol | B/mol | P/MPa | |
| 200℃ | 2.000 | 0.0400 | 0.0300 | 0.0300 | 3.93 |
| 335℃ | 2.005 | 0.0500 | 0.0250 | 0.250 | P |
（3）汽车尾气中的SO2可用石灰水来吸收，生成亚硫酸钙浊液．常温下，测得某纯CaSO3与水形成的浊液pH为9，已知Kal（H2SO3）=1.8×10-2，Ka2（H2SO3）=6.0×10-9，忽略SO32-的第二步水解，则Ksp（CaSO3）= ____ ．
（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）+H2O（1）⇌CO（g）+3H2 （g）△H=+250.1kJ．mol-l．已知CO（g）、H2（g）的燃烧热依次为283.0kJ．mol-1、285.8kJ．mol-1，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H2SO4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=$\frac{电池输出电能（kW•h）}{燃料质量（kg）}$，lkW•h=3.6×1 06J）．
题目解答
答案
解：（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+2CO$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$N2+2CO2，故答案为：2NO+2CO$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$N2+2CO2；
（2）碳和一氧化氮反应生成氮气和二氧化碳：C+2NO⇌N2+CO2；反应前后气体的物质的量不变，温度升高压强增大；Kp=$\frac{c（{N}_{2}）c（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）}$=$\frac{0.03×0.03}{0.0{4}^{2}}$=0.5625，故答案为：C+2NO⇌N2+CO2；＞；0.5625；
（3）由Ka2（H2SO3）=6.0×10-9可知SO32-+H2O⇌HSO3-+OH-的水解Kh=$\frac{10{\;}^{-14}}{6×10{\;}^{-9}}$=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-）=$\frac{（1×1{0}^{-5}）{\;}^{2}}{1.67×10{\;}^{-4}}$=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）+H2O（1）⇌CO（g）+3H2 （g）△H=+250.1kJ．mol-l
②CO（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）=CO2（g）△H=-283.0kJ/mol
③H2（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）═H2O（l）△H=-285.8kJ•mol-1
①+②+③×3得
CH4（g）+2O2（g）→CO2（g）+2H2O（l）△H=-890.3KJ/mol；
在CH4燃料电池中，负极上是燃料CH4发生失电子的氧化反应，在酸性环境下，电极反应为：CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+；
设燃料为1kg，放出的能量为$\frac{1000}{16}$×890.3KJ×86.4%=4.8×107J；比能量为$\frac{4.8×1{0}^{7}J}{3.6×1{0}^{6}J}$=13.3，故答案为：CH4（g）+2O2（g）→CO2（g）+2H2O（l）△H=-890.3KJ/mol；CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+；13.3．
（2）碳和一氧化氮反应生成氮气和二氧化碳：C+2NO⇌N2+CO2；反应前后气体的物质的量不变，温度升高压强增大；Kp=$\frac{c（{N}_{2}）c（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）}$=$\frac{0.03×0.03}{0.0{4}^{2}}$=0.5625，故答案为：C+2NO⇌N2+CO2；＞；0.5625；
（3）由Ka2（H2SO3）=6.0×10-9可知SO32-+H2O⇌HSO3-+OH-的水解Kh=$\frac{10{\;}^{-14}}{6×10{\;}^{-9}}$=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-）=$\frac{（1×1{0}^{-5}）{\;}^{2}}{1.67×10{\;}^{-4}}$=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）+H2O（1）⇌CO（g）+3H2 （g）△H=+250.1kJ．mol-l
②CO（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）=CO2（g）△H=-283.0kJ/mol
③H2（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）═H2O（l）△H=-285.8kJ•mol-1
①+②+③×3得
CH4（g）+2O2（g）→CO2（g）+2H2O（l）△H=-890.3KJ/mol；
在CH4燃料电池中，负极上是燃料CH4发生失电子的氧化反应，在酸性环境下，电极反应为：CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+；
设燃料为1kg，放出的能量为$\frac{1000}{16}$×890.3KJ×86.4%=4.8×107J；比能量为$\frac{4.8×1{0}^{7}J}{3.6×1{0}^{6}J}$=13.3，故答案为：CH4（g）+2O2（g）→CO2（g）+2H2O（l）△H=-890.3KJ/mol；CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+；13.3．