题目内容

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                         

(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。)

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
练习册系列答案
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铁元素是重要的金属元素,单质铁在工业和生活中使用得最为广泛。铁还有很多重要的化合物及其化学反应。如铁与水反应:3Fe(s)+4H2O(g)=Fe3O4(s)+4H2(g)   △H
(1)上述反应的平衡常数表达式K=_______。
(2) 已知:①3Fe(s)+2O2(g)=Fe3O4(s)  △H1=-1118.4kJ/mol
②2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)  △H2=-483.8kJ/mol
③2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)  △H3=-571.8kJ/mol
则△H=_______。
(3)在t0C时,该反应的平衡常数K=16,在2L恒温恒容密闭容器甲和乙中,分别按下表所示加入物质,反应经过一段时间后达到平衡。
 
Fe
H2O(g)
Fe3O4
H2
甲/mol
1.0
1.0
1.0
1.0
乙/mol
1.0
1.5
1.0
1.0
 
①甲容器中H2O的平衡转化率为_______ (结果保留一位小数)。
②下列说法正确的是_______ (填编号)
A.若容器压强恒定,则反应达到平衡状态
B.若容器内气体密度恒定,则反应达到平衡状态
C.甲容器中H2O的平衡转化率大于乙容器中H2O的平衡转化率
D.增加Fe3O4就能提高H2O的转化率
(4)若将(3)中装置改为恒容绝热(不与外界交换能量)装置,按下表充入起始物质,起始时与平衡后的各物质的量见表:
 
Fe
H2O(g)
Fe3O4
H2
起始/mol
3.0
4.0
0
0
平衡/mol
m
n
p
q
 
若在达平衡后的装置中继续加入A、B、C三种状况下的各物质,见表:
 
Fe
H2O(g)
Fe3O4
H2
A/mol
3.0
4.0
0
0
B/mol
0
0
1
4
C/mol
m
n
p
q
 
当上述可逆反应再一次达到平衡状态后,上述各装置中H2的百分含量按由大到小的顺序排列的关系是
________(用A、B、C表示)。
(5)已知Fe(OH)3的Ksp=2.79×10-39,而FeCl3溶液总是显示较强的酸性,若某FeCl3溶液的pH为3,则该溶液中c(Fe3+)=________mol ? L-1 (结果保留3位有效数字)

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