(10分)在100℃时,将0.200 mol的四氧化二氮气体充入2L抽空的密闭容器中,每隔一定时间对该容器内的物质进行分析,得到如下表格:
| 时间(S) | 0 | 20 | 40 | 60 | 80 | 100 |
| c(N2O4) | 0.100 | c1 | 0.050 | c3 | a | b |
| c(NO2) | 0.000 | 0.060 | c2 | 0.120 | 0.120 | 0.120 |
(1)该反应的化学方程式为_________________________________,达到平衡时四氧化二氮的转化率为________%。
(2)20s时四氧化二氮的浓度c1=________mol·L-1,在0~20s时间段内,四氧化二氮的平均反应速率为________mol?L-1?s-1。
(3)若在相同情况下最初向容器中充入的是二氧化氮气体,要达到上述同样的平衡状态,二氧化氮的初始浓度为________mol?L-1。
(12分)随着氮氧化物污染的日趋严重,我国将于“十二五”期间加大对氮氧化物排放的控制力度。目前,消除氮氧化物污染有多种方法:
(1)用活性炭还原法处理氮氧化物。有关反应为:C(g)+2NO(g)
N2(g)+CO2(g) △H.某研究小组向某密闭容器中加入一定量的活性炭和NO,恒温(T1℃)条件下反应,反应进行到不同时刻测得各物质的浓度如下:
| 浓度/mol?L-1 时间/min | NO | N2 | CO2 |
| 0 | 0.100 | 0 | 0 |
| 10 | 0.058 | 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 |
②30min后,改变某一条件,经过一段时间后反应重新达到平衡,则改变的条件可能是
③若30min后升高温度至T2℃,达到平衡时,容器中的NO、N2、CO2的浓度之比为5:3:3,则该反应的△H (填“>”、“<”或“=”)0
(2)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)+2H20(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
写出CH4和NO2反应生成N2(g) 、CO2(g)和 H2O(l)的热化学方程式:
(3)选择性催化还原(SCR)脱硝技术是目前应用最广、最有效的烟气脱硝技术之一。该技术涉及以下反应:4NO(g)+4NH3(g)+ O2(g)=在4N2(g)+ 6H2O(g),在恒容的密闭容器中,下列有关说法中正确的是 (填字母)
A.其他条件不变,使用高效催化剂,烟气中NO的转化率增大
B.单位时间内消耗NH3和NO的物质的量之比为1:1时,反应达到平衡
C.其他条件不变时升高温度,反应的平衡常数减小
D.反应达到平衡后,再向容器中充入等量的反应物,再次达到平衡时,NO的转化率减小
(4)以NO2 、O2、熔融NaNO3组成的燃料电池装置如图所示,在使用过程中石墨Ⅰ电极反应生成一种氧化物Y,该电极的电极反应可表示为
(每空1分,共8分)低碳经济呼唤新能源和清洁环保能源。煤化工中常需研究不同温度下的平衡常数、投料比及热值等问题。
已知:CO(g)+H2O(g)
H2(g)+CO2(g)的平衡常数随温度的变化如下表:
| 温度/℃ | 400 | 500 | 850 |
| 平衡常数 | 9.94 | 9 | 1 |
(1)上述正反应方向是 反应(填“放热”或“吸热”)。
(2)850℃时在体积为10L反应器中,通入一定量的CO和H2O(g)发生上述反应,CO和H2O(g)浓度变化如下图,则0~4 min的平均反应速率v(CO)= mol·L-1·min-1。
(3)t1℃(高于850℃)时,在相同容器中发生上述反应,容器内各物质的浓度变化如上表。
①表中3 min~4 min之间反应处于 状态;C1数值 0.08 mol·L-1(填大于、小于或等于)。
②反应在4 min~5 min,平衡向逆方向移动,可能的原因是 (单选),表中5 min~6 min之间数值发生变化,可能的原因是 (单选)。
A.增加水蒸气 B.降低温度
C.使用催化剂 D.增加氢气浓度
(4)若在500℃时进行,若CO、H2O的起始浓度均为0.020 mol·L-1,在该条件下,CO的最大转化率为: 。
(5)若在850℃进行,设起始时CO和H2O(g)共为5mol,水蒸气的体积分数为X;平衡时CO转化率为Y,试推导Y随X变化的函数关系式为 。