题目内容
氮及其化合物与人类各方面有着密切的联系．
Ⅰ现有一支15mL的试管，充满NO倒置于水槽中，向试管中缓缓通入一定量氧气，当试管内液面稳定时，剩余气体3mL．则通入氧气的体积可能为 mL．
Ⅱ目前，消除氮氧化物污染有多种方法．
（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=-574kJ/mol
②CH4（g）+4NO（g）=2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-1160kJ/mol
③H2O（g）=H2O（l）△H=-44kJ/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）用活性炭还原法处理氮氧化物，有关反应为：C（s）+2NO（g）?N2（g）+CO2（g）
某研究小组向恒容密闭容器加入一定量的活性炭和NO，恒温（T0C）条件下反应，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：
①不能作为判断反应达到化学平衡状态的依据是 ；（选填字母代号）
A．容器内CO2的浓度保持不变 B．v正（N2）=2v正（NO） C．容器内压强保持不变 D．混合气体的密度保持不变 E．混合气体的平均相对分子质量保持不变
②前20分钟，平均反应速率v（NO）= ．
③在T0C时，该反应的平衡常数为 （保留两位小数）；
④在30 min，改变某一条件反应重新达到平衡，则改变的条件是 ．
（3）科学家正在研究利用催化技术将超音速飞机尾气中的NO和CO转变成CO2和N2，其反应为：
2NO+2CO
2CO2+N2△H＜0．
研究表明：在使用等质量催化剂时，增大催化剂的比表面积可提高化学反应速率．为了分别验证温度、催化剂的比表面积对化学反应速率的影响规律，某同学设计了三组实验，部分实验条件已经填在下表中．
上表中：a= ，b= ，e= ．
Ⅰ现有一支15mL的试管，充满NO倒置于水槽中，向试管中缓缓通入一定量氧气，当试管内液面稳定时，剩余气体3mL．则通入氧气的体积可能为
Ⅱ目前，消除氮氧化物污染有多种方法．
（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=-574kJ/mol
②CH4（g）+4NO（g）=2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-1160kJ/mol
③H2O（g）=H2O（l）△H=-44kJ/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）用活性炭还原法处理氮氧化物，有关反应为：C（s）+2NO（g）?N2（g）+CO2（g）
某研究小组向恒容密闭容器加入一定量的活性炭和NO，恒温（T0C）条件下反应，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：
 | NO | N2 | CO2 |
| 0 | 0.100 | 0 | 0 |
| 10 | 0.068 | 0.021 | 0.021 |
| 20 | 0.040 | 0.030 | 0.030 |
| 30 | 0.040 | 0.030 | 0.030 |
| 40 | 0.032 | 0.034 | 0.017 |
| 50 | 0.032 | 0.034 | 0.017 |
A．容器内CO2的浓度保持不变 B．v正（N2）=2v正（NO） C．容器内压强保持不变 D．混合气体的密度保持不变 E．混合气体的平均相对分子质量保持不变
②前20分钟，平均反应速率v（NO）=
③在T0C时，该反应的平衡常数为
④在30 min，改变某一条件反应重新达到平衡，则改变的条件是
（3）科学家正在研究利用催化技术将超音速飞机尾气中的NO和CO转变成CO2和N2，其反应为：
2NO+2CO
| 催化剂 |
研究表明：在使用等质量催化剂时，增大催化剂的比表面积可提高化学反应速率．为了分别验证温度、催化剂的比表面积对化学反应速率的影响规律，某同学设计了三组实验，部分实验条件已经填在下表中．
| 实验编号 | T（0C） | NO初始浓度 （mol/L） | CO初始浓度 （mol/L） | 催化剂的比 表面积（m2/g） |
| Ⅰ | 280 | 1.20×10-3 | 5.80×10-3 | 82 |
| Ⅱ | a | b | c | 124 |
| Ⅲ | 350 | d | e | 124 |
考点：化学平衡的计算,热化学方程式,等效平衡
专题：化学平衡专题
分析：Ⅰ（1）根据化学反应4NO+3O2+2H2O=4HNO3 进行计算，剩余的可能是一氧化氮也可能时氧气，进行讨论；
Ⅱ（1）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到；
（2）①依据化学反应处于平衡时，正逆反应速率相等；
②根据v=
计算；
③当20-30min时，各物质的物质的量不变，则该反应达到平衡状态，根据K=
计算；
④根据表中数值知，NO、二氧化碳的浓度减小，氮气的浓度增大，说明改变条件是分离出二氧化碳物质；
（3）根据实验目的验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律，则应保证浓度相同，然后相同温度时比较催化剂比表面积，相同催化剂比表面积时比较温度，然后利用影响化学反应速率及化学平衡的因素来分析图象．
Ⅱ（1）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到；
（2）①依据化学反应处于平衡时，正逆反应速率相等；
②根据v=
| △c |
| △t |
③当20-30min时，各物质的物质的量不变，则该反应达到平衡状态，根据K=
| c(CO2)?c(N2) |
| c2(NO) |
④根据表中数值知，NO、二氧化碳的浓度减小，氮气的浓度增大，说明改变条件是分离出二氧化碳物质；
（3）根据实验目的验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律，则应保证浓度相同，然后相同温度时比较催化剂比表面积，相同催化剂比表面积时比较温度，然后利用影响化学反应速率及化学平衡的因素来分析图象．
解答：
Ⅰ（1）根据化学反应4NO+3O2+2H2O=4HNO3可知，一氧化氮和氧气按4：3反应，如果剩余的是一氧化氮，则参加反应的一氧化氮为12mL，则需氧气的体积为12×
mL=9mL，如果剩余的是氧气，则参加反应的氧气为15×
mL=11.25mL，则需要氧气的总量为11.25mL+3mL=14.25mL，故答案为：9或14.25；
Ⅱ（1）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
依据盖斯定律（①+②+③×4）÷2得到：CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（l）△H=-955 kJ?mol-1；
故答案为：CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（l）△H=-955 kJ?mol-1；
（2）①A．容器内CO2的浓度保持不变，根据平衡的特征可知，反应处于平衡状态，B．v正（N2）=2v正（NO），不能反映正反应和逆反应速率的关系，故无法判断反应是否处于平衡状态，C．由于该反应是前后体积不变的反应，所以容器内压强保持不变，不能判断反应是否处于平衡状态，D．由于该反应的容器的体积不变，但气体的质量在反应过程中是不断的改变的，所以当混合气体的密度保持不变时，则说明反应已经处于平衡状态 E．由于混合气体的总物质的量不变，而气体的质量不守恒，所以当混合气体的平均相对分子质量保持不变时，则说明反应已经处于平衡状态，故选BC；
②由图表可知，在前20分钟NO的浓度变化为0.06mol/L，所以前20分钟平均反应速率v（NO）=
=0.003mol/（L?min），故答案为：0.003mol/（L?min）；
③当20-30min时，各物质的物质的量不变，则该反应达到平衡状态，K=
=
=0.56，故答案为：0.56；
④根据表中数值知，NO、二氧化碳的浓度减小，氮气的浓度增大，说明改变条件是分离出二氧化碳物质，故答案为：分离出了二氧化碳；
（3）因Ⅰ、Ⅱ比表面积不同，则应控制温度相同，所有浓度应控制相同来验证催化剂比表面积对速率的影响；Ⅱ、Ⅲ比表面积相同，温度不同，则所有浓度应控制相同来验证反应温度对速率的影响；分析判断a为280度，b为1.2×10-3mol/L，e为5.80×10-3 mol/L
故答案为：280；1.20×10-3；5.80×10-3；
| 3 |
| 4 |
| 3 |
| 4 |
Ⅱ（1）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
依据盖斯定律（①+②+③×4）÷2得到：CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（l）△H=-955 kJ?mol-1；
故答案为：CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（l）△H=-955 kJ?mol-1；
（2）①A．容器内CO2的浓度保持不变，根据平衡的特征可知，反应处于平衡状态，B．v正（N2）=2v正（NO），不能反映正反应和逆反应速率的关系，故无法判断反应是否处于平衡状态，C．由于该反应是前后体积不变的反应，所以容器内压强保持不变，不能判断反应是否处于平衡状态，D．由于该反应的容器的体积不变，但气体的质量在反应过程中是不断的改变的，所以当混合气体的密度保持不变时，则说明反应已经处于平衡状态 E．由于混合气体的总物质的量不变，而气体的质量不守恒，所以当混合气体的平均相对分子质量保持不变时，则说明反应已经处于平衡状态，故选BC；
②由图表可知，在前20分钟NO的浓度变化为0.06mol/L，所以前20分钟平均反应速率v（NO）=
| 0.06mol/L |
| 20min |
③当20-30min时，各物质的物质的量不变，则该反应达到平衡状态，K=
| c(CO2)?c(N2) |
| c2(NO) |
| 0.03×0.03 |
| 0.042 |
④根据表中数值知，NO、二氧化碳的浓度减小，氮气的浓度增大，说明改变条件是分离出二氧化碳物质，故答案为：分离出了二氧化碳；
（3）因Ⅰ、Ⅱ比表面积不同，则应控制温度相同，所有浓度应控制相同来验证催化剂比表面积对速率的影响；Ⅱ、Ⅲ比表面积相同，温度不同，则所有浓度应控制相同来验证反应温度对速率的影响；分析判断a为280度，b为1.2×10-3mol/L，e为5.80×10-3 mol/L
故答案为：280；1.20×10-3；5.80×10-3；
点评：本题考查了化学平衡常数、化学平衡移动的影响因素、平衡状态的判断等，侧重考查学生对数据的分析处理能力，题目难度中等．
练习册系列答案
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（R，R′为烃基）
、
、
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