Question

【題目】近年來“霧霾”污染日益嚴重，原因之一是機動車尾氣中含有NO、NO2、CO等氣體，火力發電廠釋放出大量的NOx、SO2和CO2等氣體也是其原因，現在對其中的一些氣體進行了一定的研究：
（1）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=﹣574kJ/mol
②CH4（g）+4NO（g）=2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣1160kJ/mol
③H2O（g）=H2O（l）△H=﹣44.0kJ/mol
寫出 CH4（g）與 NO2（g）反應生成 N2（g）、CO2（g）和 H2O（l）的熱化學方程式： ．
（2）汽車尾氣中含有CO、NO2等有毒氣體，對汽車加裝尾氣凈化裝置，可使有毒氣體轉化為無毒氣體．4CO（g）+2NO2（g）4CO2（g）+N2（g）△H=﹣1200kJmol﹣1
對于該反應，溫度不同（T2＞T1）、其他條件相同時，下列圖象正確的是（填代號）．

（3）用活性炭還原法也可以處理氮氧化物，某研究小組向某密閉容器加入一定量的活性炭和NO，發生反應C（s）+2NO（g）N2（g）+CO2（g）△H=a kJ/mol
在T1℃時，反應進行到不同時間測得各物質的量濃度如表：

時間/min 濃度/（mol/L）	0	10	20	30	40	50
NO	1.0	0.58	0.40	0.40	0.48	0.48
N2	0	0.21	0.30	0.30	0.36	0.36
CO2	0	0.21	0.30	0.3 0	0.36	0.36

①根據圖表數據分析T1℃時，該反應在0﹣20min的平均反應速率v（NO）=；計算該反應的平衡常數K= ．
②30min后，只改變某一條件，根據表的數據判斷改變的條件可能是（填字母代號）．
A．通入一定量的CO2 B．加入合適的催化劑
C．適當縮小容器的體積 D．通入一定量的NO
E．加入一定量的活性炭
③若30min后升高溫度至T2℃，達到平衡時，容器中NO、N2、CO2的濃度之比為2：1：1，則達到新平衡時NO的轉化率（填“升高”或“降低”），a0（填“＞”或“＜”）．
（4）溫度T1和T2時，分別將0.50mol CH4和1.2mol NO2充入1L的密閉容器中發生反應：CH4（g）+2NO2（g）N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=bkJ/mol．測得有關數據如表：

溫度	時間/min 物質的量	0	10	20	40	50
T1	n（CH4）/mol	0.50	0.35	0.25 /td>	0.10	0.10
T2	n（CH4）/mol	0.50	0.30	0.18	x	0.15

下列說法正確的是
A.T1＞T2 ， 且b＞0
B.當溫度為T2、反應進行到40min時，x＞0.15
C.溫度為T2時，若向平衡后的容器中再充入0.50mol CH4和1.2mol NO2 ， 重新達到平衡時，n（N2）＜0.70mol
D.溫度為T1時，若起始時向容器中充入0.50mol CH4（g）、0.50molNO2（g）、1.0mol N2（g）、2.0molCO2（g）、0.50molH2O（g），反應開始時，ν（正）＞ν（逆）

Answer 1

【答案】
（1）CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（l）△H=﹣955kJ/mol
（2）乙
（3）0.030mol?L﹣1?min﹣1；0.56；CD；降低；＜
（4）CD
【解析】解：（1）已知：①CH4（g）+4NO2（g）=4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣574kJ/mol②CH4（g）+4NO（g）=2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣1160kJ/mol③H2O（g）=H2O（l）△H=﹣44.0kJ/mol由蓋斯定律[①+②﹣③×4]× 可得CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（l）△H=﹣955 kJ/mol；
所以答案是：CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（l）△H=﹣955 kJ/mol；（2）該反應為放熱反應，升高溫度，正逆反應速率均增大，都應該離開原來的速率點，圖象與實際情況不相符，故甲錯誤；
升高溫度，反應向著逆向進行，反應物的轉化率減小，反應速率加快，圖象與實際反應一致，故乙正確；
壓強相同時，升高溫度，反應向著逆向移動，一氧化氮的體積分數應該增大，圖象與實際不相符，故丙錯誤；
所以答案是：乙；（3）①T1℃時，該反應在0﹣20min的平均反應速率v（NO）= =0.030molL﹣1min﹣1；
C（s）+2NO（g）N2（g）+CO2（g），平衡濃度c（N2）=0.3mol/L；c（CO2）=0.3mol/L；c（NO）=0.4mol/L；反應的平衡常數K= =0.56；
所以答案是：0.030molL﹣1min﹣1；0.56；②A．通入一定量的CO2 ， 平衡逆向移動，NO的濃度增大，但是氮氣的濃度會減少，與題不符，故A錯誤；
B．催化劑只改變化學反應速率，不改變化學平衡，故B錯誤；
C．適當縮小容器的體積，反應前后體積不變，平衡狀態物質濃度增大，故C正確；
D．通入一定量的NO，新平衡狀態下物質平衡濃度增大，故D正確；
E．加入一定量的活性炭，碳是固體對平衡無影響，平衡不動，故E錯誤；
所以答案是：CD；③30min后升高溫度至T2℃，達到平衡時，容器中NO、N2、CO2的濃度之比從為2：1：1，氮氣和二氧化碳難度之比始終為1：1，所以2：1＞4：3，說明平衡向逆反應方向移動，說明平衡向逆反應方向移動，達到新平衡時NO的轉化率，說明逆反應是吸熱反應，則正反應是放熱反應；
所以答案是：降低；＜；（4）A、溫度升高，反應速率加快，因此T2＞T1 ， 甲烷剩余量增多，說明反應向左進行，正反應放熱，所以a＜0，故A錯誤；
B、當溫度為T2、反應進行到40 min時，反應達到平衡狀態，x=0.15，故B錯誤；
C、溫度為T2時，若向平衡后的容器中再充入0.50 mol CH4和1.2mol NO2 ， 平衡逆向移動，重新達到平衡時，n（N2）小于原平衡n（N2）的2倍，故C正確；
D、對于反應

	CH4（g）+	2NO2（g）		N2（g）+	CO2（g）+	2H2O（g）
起始（mol/L）	0.5	1.2		0	0	0
變化（mol/L）	0.4	0.8		0.4	0.4	0.8
平衡（mol/L）	0.1	0.4		0.4	0.4	0.8

溫度為T1時，平衡常數K= =6.4，若起始時向容器中充入0.50 mol CH4（g）、0.50 molNO2（g）、1.0 mol N2（g）、2.0 molCO2（g）、0.50 molH2O（g），濃度商Qc= =4＜K，平衡正向移動，ν（正）＞ν（逆），故D正確；
所以答案是：CD．
【考點精析】掌握化學平衡狀態本質及特征和化學平衡的計算是解答本題的根本，需要知道化學平衡狀態的特征：“等”即 V正=V逆>0；“動”即是動態平衡，平衡時反應仍在進行；“定”即反應混合物中各組分百分含量不變；“變”即條件改變，平衡被打破，并在新的條件下建立新的化學平衡；與途徑無關，外界條件不變，可逆反應無論是從正反應開始，還是從逆反應開始，都可建立同一平衡狀態（等效）；反應物轉化率=轉化濃度÷起始濃度×100%=轉化物質的量÷起始物質的量×100%；產品的產率=實際生成產物的物質的量÷理論上可得到產物的物質的量×100%．