Question

最近几年我国已加大对氮氧化物排放的控制力度。消除氮氧化物污染有多种方法。
（l）用CH₄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=-574kJ·mol^-1
②CH₄(g)＋4NO (g)=2N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g) △H=-1160kJ·mol^-1
③H₂O(g)= H₂O(l) △H=-44.0kJ·mol^-1
CH₄(g)与NO₂(g)反应生成N₂(g)、CO₂(g)和H₂O(1)的热化学方程式为                 。
（2）用活性炭还原法也可处理氮氧化物。有关反应为：2C(s)＋2NO₂(g)=N₂(g)＋2CO₂(g) △H<0，起始时向密闭容器中充入一定量的C(s)和NO₂(g)，在不同条件下，测得各物质的浓度变化状况如下图所示。

①0?10min内，以CO₂表示的平均反应速率v(CO₂)=               。
②0～10min，10?20 min，30?40 min三个阶段NO₂的转化率分别为α₁、α₂、α₃，其中最小的为         ，其值是                   。
③计算反应达到第一次平衡时的平衡常数K=            。
④第10min时，若只改变了影响反应的一个条件，则改变的条件为      (填选项字母）。
A．增加C(s)的量       B．减小容器体积      C．加入催化剂
⑤20～30min、40?50 min时体系的温度分别为T₁和T₂，则T₁_____T₂(填“> “<”或“=”）， 判断的理由是                         。

Answer 1

（1）CH₄(g ) +2NO₂ ( g ) =N₂ ( g )+ CO₂ (g ) +2H₂O (l )  ΔH= －955 kJ ／mol （2分，只要有错该空即不能得分。）
（2）①0.02 mol/(L· min) （2分，数值、单位各1分） 
②α₁   （1分） 20% （2分）
③ 0.675 （2分，不写单位不扣分，写错单位扣1分） 
④ C （2分）
⑤ > （1分）   此反应为放热反应，降低温度，平衡向正反应方向移动（2分，平衡正向移动、该反应为放热反应两个给分点，各1分。）

解析试题分析：（1）根据盖斯定律，方程式①+②-③×4可得目标方程式，反应热作相应变化即可。
（2）①根据图像，10min时CO₂的浓度为0.2mol/L，则以CO₂表示的反应速率为=0.02mol/(L·min)。
②根据图像，0～10min内，NO₂的转化率α₁==20%
10～20min内，NO₂的转化率α₂==50%
30～40min内，NO₂的转化率α₃==25%
③反应在20min时达到平衡，根据。
④根据图像，10～20min内反应速率加快，平衡仍正向移动。增加固体C不影响反应速率，A错；减小容器体积，则增大压强，平衡逆向移动，B错；加入催化剂可加快反应速率，但不影响平衡，C正确。
⑤20～30min、40?50 min是体系的两个平衡状态，由题意可知改变温度使平衡发生移动，40?50 min时的平衡与20～30min时的平衡相比，平衡正向移动，因反应是放热反应，故降低温度平衡正向移动，T₁>T₂。
考点：考查盖斯定律，热化学方程式书写，图像分析，反应速率计算，转化率计算，化学平衡常数计算，影响化学平衡和化学反应速率因素。