Question

【題目】甲烷的用途很廣泛。

（1）已知：

2NO2(g )N2O4(g) △H= -56.9kJ·mol -1

H2 O(g)= H2O(l) △H= -44.0kJ·mol -1

CH4(g)+N2O4 (g)= N2(g)+2H2O(l)+CO2 (g) △H=-898.1kJ·mol -1

則 CH4 (g)催化還原NO2 (g)生成 N2(g)和H2O(g)的熱化學方程式為_____________________。

（2）一定條件下，發生2NO(g)+2CO(g)N2(g) +2CO2(g) △H＜0。在不同時間c(NO)與c(CO)如下表所示：

①該溫度下，該反應的平衡常數表達式為K =_____________________；

②計算前4秒內氮氣的平均反應速率為____________________；

③下列選項中,不能說明上述反應已達平衡的是( )

A．2v正(NO)= v逆(N2 )

B．容器中氣體的平均分子量不隨時間而變化

C．容器中氣體的密度不隨時間而變化

D．容器中CO的質量不再發生變化

E． 容器中氣體的總壓強不隨時間而變化

（3）CH4燃料電池原理如圖所示

①該燃料電池的正極為_______________(填“a”或“b”)。該電池負極的電極反應式為_____________；

②放電一段時間后，電解質溶液的pH___________(填“增大”、“減小”或“不變”)。

Answer 1

【答案】（1）CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)， △H=-867kJ·mol -1

（2）① ②9.375×10-5mol/( L·s) 25% ③ AC

（3）① b CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O ②減小

【解析】

試題分析：本題考查蓋斯定律、反應速率及化學平衡、化學計算、電化學等。

（1）分別給三個方程式編號為①②③，根據蓋斯定律①+③-2×②，可以得到對應的熱化學方程式:CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)， △H=-867kJ·mol -1。

（2）①根據化學式和平衡常數定義,可得 K=c(N2)·c2(CO2)/c2(NO)·c2(CO)。②根據化學反應速率公式可得:在前 4s內，c(NO)由1.00×10-3mol/L變為2.50×10-4mol/ L，改變了7 .50×10-4mol/ L，根據方程式中NO與N2的反應關系可知 N2濃度是7 .50×10-4mol/ L÷2=3.75×10-4mol/ L； 則 v(N2)= 3.75×10-4mol/ L÷4s = 9.375×10-5mol/( L·s)； 達到平衡時，CO 的轉化率為[(3.60×10-3mol/L-2.70×10-3mol/ L)÷3.60×10-3mol/L]×100% =25%；③根據方程式，當V正=V逆 ,已達平衡。 該反應為氣體體積減小的反應，當壓強平均相對分子質量不隨時間而變化,已達平衡。