题目内容

【题目】大量排放氮的氧化物会产生酸雨、光化学烟雾等环境问题,工业上常用天然气还原法处理氮的氧化物。

(1) CH4催化还原NO 、NO2的热化学方程式如下:

序号

热化学方程式

①

4NO2(g)+ CH4 (g)4NO(g)+CO2(g)+2H2O (g) ΔH=—574kJ·mol -1

②

4NO(g)+ CH4 (g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O (g)  ΔH=—1160kJ·mol -1

则4NO(g)N2(g) +2NO2(g)的ΔH=___________________。

(2)T1℃时,在一密闭容器中发生反应4NO(g)N2(g) +2NO2(g),其正反应速率表达式为:v正= k正·cn(NO),测得速率和浓度的关系如下表。

序号

c(NO)/mol·L-1

v正/mol·L-1·s-1

①

0.10

4.00×10-9

②

0.20

6.40×10-8

③

0.30

3.24×10-7

则n=_____________,k正=________________mol-3·L3·S-1。达到平衡后,若减小压强,则混合气体的平均相对分子质量将_______________(填“增大”、“减小”或“不变”)。

(3)利用测压法在刚性密闭容器中研究T2℃时4NO(g)N2(g)+2NO2(g)的分解反应,现将一定量的NO充入该密闭容器中,测得体系的总压强随时间的变化如下表所示:

反应时间/min

0

10

20

30

40

压强/MPa

15.00

14.02

13.20

12.50

12.50

①20 min时,NO的转化率α =____________﹪。

②T2℃时4NO(g)N2(g)+2NO2(g)反 应的平衡常数Kp=_______MPa-1 (Kp为以分压表示的平衡常数)。若升高温度,该反应的平衡常数Kp将______ (填“增大”、“减小”或“不变”) 。

【答案】-293 kJ·mol -1 4 4 × 10-5 减小 48 0.1 减小

【解析】

(1)利用盖斯定律就可以求出反应热;

(3)利用三等式,求解平衡常数。

(1)4NO(g)N2(g) +2NO2(g)等于反应(②-①),则ΔH=(—1160kJ·mol -1-(—574kJ·mol -1))= -293 kJ·mol -1;答案为-293 kJ·mol -1;

(2)将①②带入公式中,4×10-9= 0.1n k正,6.40×10-8= 0.2n k正;可以求出n=4,k正= 4 × 10-5。平均相对分子质量,各物质都是气体,总质量不变;减小压强,向气体体积增大的方向移动,总物质的量在增加,平均相对分子质量减小;答案为4 4 × 10-5 减小;

(3)在一定条件下 ,压强之比等于物质的量之比,因此可以直接用压强代替物质的量计算。

4NO(g) N2(g) + 2NO2(g)

开始的压强 15 0 0

转化的压强 4x x 2x

平衡的压强 15-4x x 2x

①20min,15-x=13.2,x=1.8 NO的转化率为;

②平衡时,15-x=12.5,x=2.5,NO、N2、NO2的压强分别为5、2.5、5,带入公式

,反应是放热反应,升高温度,逆向移动,Kp减小。答案为48 0.1 减小。

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