Question

【題目】氮氧化物能形成酸雨和光化學煙霧，嚴重污染環境。燃煤和機動車尾氣是氮氧化物的主要來源。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= 574 kJ·moll

②CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H= 1160 kJ·moll

寫出CH4(g)與NO2(g)反應生成N2(g)、CO2(g)和H2O(g)的熱化學方程式______________________________________________________。

（2）在汽車尾氣排氣管口采用催化劑將NO和CO轉化成無污染氣體。T℃時，將等物質的量的NO和CO充入容積為2 L的密閉容器中，保持溫度和體積不變，在一定條件下發生反應，反應過程中NO的物質的量隨時間變化如圖所示。

①寫出該反應的化學方程式______________________________________。

②10 min內該反應的速率v(CO)=__________________；T℃時，該化學反應的平衡常數K=_______。

③若該反應△H＜0，在恒容的密閉容器中，反應達平衡后，改變某一條件，下列示意圖正確的是____________。（填序號）

④一定溫度下，在恒容密閉容器中充入一定量NO和CO進行該反應，下列選項能判斷反應已達到化學平衡狀態的是____________。

a.容器中壓強不再變化 b.CO2的濃度不再變化

c.2v正(NO)=v逆(N2) d.氣體的密度不再變化

Answer 1

【答案】 CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+ CO2(g)+2H2O(g) △H=867 kJ·moll 2NO+2CON2+2CO2 0.010 mol·Ll·minl K=5 bc ab

【解析】(1)由①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-574kJmol-1，②CH4(g)+4NO(g) =2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-1160kJmol-1，根據蓋斯定律， ×(①+②)可得：CH4(g)+2NO2(g) =N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=×(-574kJmol-1-1160kJmol-1)=-867kJmol-1，故答案為：CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+ CO2(g)+2H2O(g) △H=867 kJ·moll；

(2)①將NO和CO轉化成無污染氣體參與大氣循環，則產生的無污染的氣體為N2和CO2，根據圖像分析，反應為可逆反應，NO并未完全反應，則該反應的化學方程式為：2NO+2CON2+2CO2，故答案為：2NO+2CON2+2CO2；

②10min時，NO的物質的量變化為△n(NO)=0.4mol-0.2mol=0.2mol，容器體積為V=2L，根據化學反應平均速率的公式v(NO)= ==0.01mol/(Lmin)，T℃時，反應達到平衡時，容器中各組分的濃度為c(NO)= =0.1mol/L，c(CO)= 0.1mol/L，c(N2)= =0.05mol/L，c(CO2)= =0.1mol/L，則該化學反應的平衡常數K===5L/mol，故答案為：0.005mol/(Lmin)；5L/mol；

③2NO+2CON2+2CO2 △H＜0。a．隨著溫度升高，反應為放熱反應，則化學平衡向逆反應方向移動，平衡常數隨溫度的升高而減小，故a錯誤；b．增加N2物質的量，化學平衡向逆反應方向移動，NO的轉化率降低，故b正確；c．平衡常數只隨溫度的改變而改變，改變NO的量不改變化學平衡常數，故c正確；d．隨著溫度升高，反應為放熱反應，則化學平衡向逆反應方向移動，CO的轉化率降低，故d錯誤；故答案為：bc；

④a．反應為氣體子數發生變化的反應，即隨著反應進行，壓強發生變化，當容器中壓強不再變化時，可以判斷化學反應是否達到平衡，故a選；b．CO2為生成物，當CO2的濃度不再改變時，可判斷化學反應是否達到平衡，故b選；c.2v正(NO)=v逆(N2)，化學反應速率之比應為v正(NO)=2v逆(N2)，故c不選；d．氣體密度為ρ＝，反應前后質量守恒，氣體質量m不變，體積為恒容容器，V不變，則化學反應達到平衡前后，氣體密度始終不變，不可以判斷化學反應是否達到平衡，故d不選；故答案為：ab。