Question

中国气象局的数据显示，2013年全国平均雾霾天数为52年来之最．形成雾霾的主要成份为：生产生活中排放的废气、汽车尾气及扬尘等．
（1）用CH₄可以消除汽车尾气中氮氧化物的污染．
已知：CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（1）△H=-955kJ/mol
2NO₂（g）═N₂O₄（g）△H=-56.9kJ/mol
写出CH₄催化还原N₂O₄（g）生成N₂和H₂O（l）的热化学方程式

 

．
（2）己知：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-4lkJ/mol，某温度下，向容积为2L的密闭容器中充入2.0molCO（g）和2.0mol H₂O（g），在2min时达到平衡，测得放出了32.8kJ热量，则2min内用H₂表示的平均反应速率为

 

．由此可知在该温度下反应CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）的化学平衡常数为

 

．相同条件下，向同一密闭容器中充入1.0mol CO₂和1.0molH₂反应达到平衡后，吸收的热量为

 

kJ．

Answer 1

考点：用盖斯定律进行有关反应热的计算,化学平衡的计算

专题：化学反应中的能量变化,化学平衡专题

分析：（1）现根据题意写出化学方程式，再根据“加减法”求算此反应的焓变；
（2）反应放出的热量与反应物消耗的物质的量成正比，由此可求得各组分的物质的量的变化及平衡时的浓度，代入化学反应速率公式和平衡常数表达式即可求出，反应吸收的热量由“等效平衡”原理求算．

解答： 解：（1）首先对已知两个热化学方程式编号：①CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-955kJ?mol^-1
②2NO₂（g）═N₂O₄（g）△H=-56.9kJ?mol^-1，
所求热化学方程式为③CH₄（g）+N₂O₄（g）=N₂（g）+2H₂O（l）+CO₂（g）△H，利用“加减法”可知③=①-②，
所以△H=（-955kJ?mol^-1 ）-（-56.9kJ?mol^-1）=-898.1 kJ?mol^-1，
故答案为：CH₄（g）+N₂O₄（g）=N₂（g）+2H₂O（l）+CO₂（g）△H=-898.1 kJ?mol^-1；
（2）反应达到平衡时△n（CO）=1mol×

32.8

41

=0.8mol，由此可求得各组分的数据如下所示：
     CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
开始：2mol   2mol        0        0
变化：0.8mol 0.8mol      0.8mol   0.8mol
平衡：1.2mol  1.2mol     0.8mol   0.8mol
平衡浓度：0.6mol/L 0.6mol/L  0.4mol/L  0.4mol/L
所以v（H₂）=

0.4mol/L

2min

=0.2mol/（L?min）；此反应的平衡常数K=

c(CO2)?c(H2)

c(CO)?c(H2O)

=

0.4mol/L×0.4mol/L

0.6mol/L×0.6mol/L

=

4

9

，
恒温恒容条件下，向同一密闭容器中充入1.0mol CO₂和1.0mol H₂反应所达到的平衡与充入1.0mol CO和1.0mol H₂O反应所达到的平衡为等效平衡，前者达到平衡时吸收的热量与后者达到平衡所放出的热量之和等于41kJ，所以前者达到平衡时吸收的热量等于41kJ-

1

2

×32.8kJ=24.6kJ，
故答案为：0.2mol?L^-1?min^-1；

4

9

；24.6．

点评：本题考查全面，热化学方程式书写要掌握好“加减法”求焓变的方法，书写时注意物质的状态和计算结果的准确性，对于化学反应速率和平衡常数的计算注意利用“三段法”理清各组分的量的大小．