Question

【题目】近年来“雾霾”污染日益严重，原因之一是机动车尾气中含有NO、NO2、CO等气体，火力发电厂释放出大量的NOx、SO2和CO2等气体也是其原因，现在对其中的一些气体进行了一定的研究：

（1）用 CH4催化还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

写出 CH4(g)与 NO2(g)反应生成 N2(g)、CO2(g)和 H2O(l)的热化学方程式：____________。

（2）汽车尾气中含有CO、NO2等有毒气体，对汽车加装尾气净化装置，可使有毒气体转化为无毒气体。4CO(g)＋2NO2(g) 4CO2(g)＋N2(g) ΔH＝-1200 kJ·mol-1,对于该反应，温度不同（T2＞T1）、其他条件相同时，下列图像正确的是________（填代号）。

（3）用活性炭还原法也可以处理氮氧化物，某研究小组向某密闭容器加入一定量的活性炭和NO，发生反应C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g) ΔH= a kJ/mol

在T1℃时，反应进行到不同时间测得各物质的量浓度如下：

时间/min 浓度/(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

根据图表数据分析T1℃时，该反应在0-20min的平均反应速率

①v（NO）= _________ ；计算该反应的平衡常数K=___________________。

②30min后，只改变某一条件，根据上表的数据判断改变的条件可能是 ____________（填字母代号）。（双选）

A．通入一定量的CO2 B．加入合适的催化剂 C．适当缩小容器的体积

D．通入一定量的NO E．加入一定量的活性炭

③若30min后升高温度至T2℃，达到平衡时，容器中NO、N2、CO2的浓度之比为2:1:1，则达到新平衡时NO的转化率_______（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，由盖斯定律[①+②-③×4]×可得CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(l)△H=-955kJ/mol；故答案为：CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(l)△H=-955kJ/mol；

(2)该反应为放热反应，升高温度，正逆反应速率均增大，都应该离开原来的速率点，图像与实际情况不相符，故甲错误；升高温度，反应向着逆向进行，反应物的转化率减小，反应速率加快，图像与实际反应一致，故乙正确；压强相同时，升高温度，反应向着逆向移动，一氧化氮的体积分数应该增大，图像与实际不相符，故丙错误；故答案为：乙；

(3)①T1℃时，该反应在0-20min的平均反应速率v(NO)= =0.030molL-1min-1；C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)，平衡浓度c(N2)=0.3mol/L；c(CO2)=0.3mol/L；c(NO)=0.4mol/L；反应的平衡常数K==0.56；故答案为：0.030molL-1min-1；0.56；

②A．通入一定量的CO2，平衡逆向移动，NO的浓度增大，但是氮气的浓度会减少，与题不符，故A错误；B．催化剂只改变化学反应速率，不改变化学平衡，故B错误；C．适当缩小容器的体积，反应前后体积不变，平衡状态物质浓度增大，故C正确；D．通入一定量的NO，新平衡状态下物质平衡浓度增大，故D正确；E．加入一定量的活性炭，碳是固体对平衡无影响，平衡不动，故E错误；故答案为：CD；

③30min后升高温度至T2℃，达到平衡时，容器中NO、N2、CO2的浓度之比从为2：1：1，氮气和二氧化碳浓度之比始终为1：1，所以2：1＞4：3，说明平衡向逆反应方向移动，说明平衡向逆反应方向移动，达到新平衡时NO的转化率，说明逆反应是吸热反应，则正反应是放热反应；故答案为：降低；＜。