Question

【題目】二氧化氮在火箭燃料中可用作氧化劑，在亞硝基法生嚴流酸甲可用作催化劑，但直接將二氧化氮排放會造成環境污染。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人2mol CH4和3mol NO2，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=轉化的物質的量/起始的物質的量×100%)。

(5)a點時，c(CO2) =__________mol·L-1(保留兩位小數) ，n( CH4):n(NO2) =_________________。

Answer 1

【答案】2 甲 0.1 c 80% 或0.8 0.33 4:5

【解析】

依據圖像，根據反應物、生成物反應前后物質的量變化之比等于物質的量之比確定甲、乙、丙三條曲線分別代表CH4.、N2、H2O中的哪種物質；依據單位時間內濃度的變化，計算出0 ~5min內，用N2表示的化學反應速率；達到平衡時的判斷依據。

（1）起始時向體積為V的恒容密閉容器中通人2 mol CH4和3 mol NO2，測得CH4.、N2、H2O的物質的量濃度與時間的關系如圖所示，CH4是反應物，即起始時的物質的量濃度為1.0mol·L-1，依據c=，得V===2L；

（2）由(1)可知，丙代表CH4，從開始到平衡時，甲代表的物質的物質的量濃度增加量：1.2mol·L-1，乙代表的物質的物質的量濃度增加量：0.6mol·L-1，故從開始到平衡時，甲代表的物質的物質的量濃度增加量：1.2mol·L-1×2L=2.4mol；故從開始到平衡時，乙代表的物質的物質的量濃度增加量：0.6mol·L-1×2L=1.2mol，根據反應物、生成物反應前后物質的量變化之比等于物質的量之比，故甲代表H2O的物質的量濃度與時間關系，乙代表N2的物質的量濃度與時間關系；

（3）乙代表N2的物質的量濃度與時間關系，0 ~5 min內，N2的物質的量濃度變化量為：0.5mol·L-1 - 0=0.5mol·L-1，v(N2)==0.1mol·L-1·min -1；

（4）當達到平衡時反應物、生成物的濃度不再隨著時間的變化而變化，故a、b、c三點中達到平衡的點是c；達到平衡時，c(N2)=0.6mol·L-1，即從開始平衡，N2的物質的量增加了：0.6mol·L-1×2L=1.2mol，CH4(g) +2NO2(g)N2(g) +CO2(g) + 2H2O(g) ，依據方程式中反應物、生成物的物質的量的變化量之比等于化學計量數之比，即從開始到平衡，NO2的物質的量變化量為：1.2mol×2=2.4mol，故達到平衡時， NO2的轉化率是 =80%；

（5）設a點時的濃度為xmol·L-1，CH4(g) +2NO2(g)N2(g) +CO2(g) + 2H2O(g) ，依據方程式中反應物、生成物的物質的量的變化量之比等于化學計量數之比，(1.0-x)：x=1:2，x=0.67，=0.67mol·L-1×2L=1.34mol，=1:2:1:1:2，a點時，=0.67mol，c(CO2) ==0.33mol·L-1；=0.67mol，=1.34mol，故a點時，n( CH4):n(NO2)=(2mol-0.67mol)：(3mol-1.34mol)=4:5。