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 = - 574 kJ/mol

②CH4(g) + 4NO(g) = 2N2(g) + CO2(g) + 2H2O(g) △H = - 1160 kJ/mol

③H2O(g) = H2O(l) △H = - 44.0 kJ/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) ΔH＝-1200 kJ·mol-1,對于該反應，溫度不同（T2＞T1）、其他條件相同時，下列圖像正確的是________（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) ΔH= 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下：

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	0.30	0.36	0.36

根據圖表數據分析T1℃時，該反應在0-20min的平均反應速率

①v（NO）= _________ ；計算該反應的平衡常數K=___________________。

②30min后，只改變某一條件，根據上表的數據判斷改變的條件可能是 ____________（填字母代號）。（雙選）

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”），a _____0（填“>”或“<”）。

Answer 1

【答案】CH4(g) +2 NO2(g) = N2(g)+CO2(g)+ 2H2O(l) △H =－955 kJ/mol 乙 0.030mol·L－1 ·min－1 0．56 （或9/16） CD 降低 <

【解析】

(1)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，由蓋斯定律[①+②-③×4]×可得CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(l)△H=-955kJ/mol；故答案為：CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(l)△H=-955kJ/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，圖像與實際情況不相符，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，圖像與實際反應一致，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，圖像與實際不相符，故丙錯誤；故答案為：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；故答案為：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；故答案為：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，氮氣和二氧化碳濃度之比始終為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；故答案為：降低；＜。