为保护环境，应减少二氧化硫、氮氧化物和二氧化碳等物质的排放量．（1）用CH4催化还原煤燃烧产生的氮氧化物，可以消除污染．已知：CH4（g）+2NO2（g）═N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-867.0

Question

为保护环境，应减少二氧化硫、氮氧化物和二氧化碳等物质的排放量．

（1）用CH₄催化还原煤燃烧产生的氮氧化物，可以消除污染．
已知：CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867.0kJ/mol
NO₂（g）═ (1)/(2)N₂O₄（g）△H=-28.5kJ/mol
写出CH₄催化还原N₂O₄（g）生成CO₂、N₂和H₂O（g）的热化学方程式___．
（2）一定条件下，将2mol NO₂与4molSO₂置于恒温体积为2L的恒容密闭容器中，发生：NO₂（g）+SO₂（g）═SO₃（g）+NO（g），10s时反应达到平衡，测得平衡时c（NO₂）=0.25mol/L，则10s内反应的平均速率v（SO₂）=___；达到平衡时NO₂转化率=___；计算该温度下该反应的化学平衡常数K=___（填数值）．
（3）将CO₂与NH₃混合，在一定条件下反应合成尿素，可以保护环境、变废为宝，反应原理为：2NH₃（g）+CO₂（g）

一定条件

CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）△H
该反应在一定条件下能自发进行的原因是___；若该反应在一恒温、恒容密闭容器内进行，判断反应达到平衡状态的标志是___（填序号）．
a．CO₂与H₂O（g）浓度相等         b．容器中气体的压强不再改变
C.2v（NH₃）_正=v（H₂O）_逆             d．容器中混合气体的密度不再改变
（4）研究CO₂在海洋中的转移和归宿，是当今海洋科学研究的前沿领域．有人利用如图所示装置（均为惰性电极）从海水中提取CO₂（海水中无机碳95%以HCO₃^-存在），有利于减少环境中温室气体含量．
①a室的电极反应式为___．
②b室中提取CO₂的反应的离子方程式为___．
③b室排出的海水（pH<6）不可直接排回大海，需用该装置中产生的物质对b室排出的海水进行处理，合格后才能排回大海．处理的方法是___．

Answer 1

（1）已知：Ⅰ、CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₁=-867kJ/mol
Ⅱ、2NO₂（g）⇌N₂O₄（g）△H₂=-57kJ/mol
根据盖斯定律，Ⅰ-Ⅱ得CH₄（g）+N₂O₄（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g），故△H=-867kJ/mol-（-57kJ/mol）=-810kJ/mol，
即CH₄（g）+N₂O₄（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g），△H=-810kJ/mol，
故答案为：CH₄（g）+N₂O₄（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-810kJ/mol；
（2）NO₂（g）+SO₂（g）═SO₃（g）+NO（g）
起始物质的量浓度（mol/L）      1                2               0               0
变化物质的量浓度（mol/L）     0.75             0.75           0.75          0.75
平衡物质的量浓度（mol/L）     0.25             1.25            0.75          0.75
则10s内反应的平均速率v（SO₂）=(0.75mol/L)/(10s)=0.075 mol/（L•s）；
达到平衡时NO₂转化率=(0.75mol/L)/(1mol/L)×100%=75%；
该温度下该反应的化学平衡常数K=(0.75×0.75)/(0.25×1.25)=1.8；
故答案为：0.075 mol/（L•s）；75%；1.8；
（3）2NH₃（g）+CO₂（g）⇌CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）△S<0，此反应能自发进行，即△G=△H-T△S<0，则△H<0；
2NH₃（g）+CO₂（g）⇌CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）△H<0，反应是气体体积减小的放热反应；
a．CO₂与H₂O（g）浓度相等，正逆反应速率不一定相等，所以不一定达到平衡状态，故a错误；           
b．该反应前后气体物质的量减少，当容器中气体的压强不再改变时正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故b正确；
c．当v（NH₃）_正=2v（H₂O）_逆时该反应达到平衡状态，所以当2v（NH₃）_正=v（H₂O）_逆时该反应没有达到平衡状态，故c错误；          
d．反应前后问题密度改变，所以当容器中混合气体的密度不再改变时该反应达到平衡状态，故d正确；
故答案为：△H<0；bd；
（4）①a室为阳极，发生氧化反应，电极方程式为2H₂O-4e^-=4H⁺+O₂↑，故答案为：2H₂O-4e^-=4H⁺+O₂↑；
②氢离子通过阳离子交换膜进入b室，发生反应H⁺+HCO₃^-=CO₂↑+H₂O，故答案为：H⁺+HCO₃^-=CO₂↑+H₂O；
③c室发生2H₂O+2e^-=2OH^-+H₂↑，可用c室排出的碱液将从b室排出的酸性海水调节至装置入口海水的pH，以达到排放标准，
故答案为：用c室排出的碱液将从b室排出的酸性海水调节至装置入口海水的pH．