Question

【題目】甲烷既是重要的能源也是重要的化工原料。

已知反應CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)，起始時向體積為V的恒容密閉容器中通入2molCH4和3molNO2，測得CH4、N2、H2O的物質的量濃度與時間的關系如圖所示。

（1）容器體積V=_____L。

（2）圖中表示H2O的物質的量濃度與時間關系的是曲線_____(填“甲”“乙"或"丙")。

（3）0~5min內，用N2表示的化學反應速率為_____mol·L-1·min-1。

（4）a、b、c三點中達到平衡的點是______。達到平衡時，NO2的轉化率是_____。(物質平衡轉化率=轉化的物質的量/起始的物質的量×100%)。

（5）a點時，n(CH4):n(NO2)=_____。

Answer 1

【答案】2 甲 0.1 c 80%或0.8 4:5

【解析】

(1)有甲烷的物質的量和濃度可以求得容器的體積；

(2)N2、H2O的化學計量數之比是1:2，可以推出水的物質的量濃度與時間關系的曲線；

(3)化學反應速率等于濃度的變化量除以時間；

(4)可逆反應達到平衡時反應物和生成物的濃度不變，物質平衡轉化率=轉化的物質的量/起始的物質的量×100%；

(5)a點時，甲曲線和丙曲線的濃度相等，即是物質的量相等，利用方程式進行計算。

(1)向體積為V的恒容密閉容器中通入2molCH4，從圖中知道甲烷的起始物質的量濃度是1.0mol/L，得出容器體積V=2L，故答案為：2；

(2)甲，乙曲線是生成物的濃度變化量，氮氣和水的化學計量數之比是1:2，可以推出甲曲線是H2O的物質的量濃度與時間關系的曲線，故答案為：甲；

(3)N2的化學反應速率為=0.1 mol·L-1·min-1，故答案為：0.1；

(4)可逆反應達到平衡時各物質的濃度保持不變，c點時乙曲線的濃度保持不變，是平衡點，達到平衡時，生成氮氣的物質的量濃度是0.6mol/L，容積的體積是2L，即是氮氣的物質的量是1.2mol，消耗二氧化氮2.4mol，NO2的轉化率是×100%= 80%，故答案為：c；80%或0.8；

(5)a點時，設水的物質的量是2xmol，有方程式可知消耗甲烷的物質的量xmol，剩余甲烷的物質的量是(2-x)mol，由于甲烷的濃度等于水的濃度，可知甲烷的物質的量等于水的物質的量，即2x=2-x，解得x=2/3mol，消耗二氧化氮的物質的量是4/3mol，剩余甲烷的物質的量是2-x=2-2/3mol=4/3mol，剩余二氧化氮的物質的量是3-2x=3-4/3mol=5/3mol，n(CH4):n(NO2)=4/3mol：5/3mol=4:5，故答案為：4:5。