Question

最近幾年我國(guó)已加大對(duì)氮氧化物排放的控制力度。消除氮氧化物污染有多種方法。
（l）用CH₄還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)與NO₂(g)反應(yīng)生成N₂(g)、CO₂(g)和H₂O(1)的熱化學(xué)方程式為                 。
（2）用活性炭還原法也可處理氮氧化物。有關(guān)反應(yīng)為：2C(s)＋2NO₂(g)=N₂(g)＋2CO₂(g) △H<0，起始時(shí)向密閉容器中充入一定量的C(s)和NO₂(g)，在不同條件下，測(cè)得各物質(zhì)的濃度變化狀況如下圖所示。

①0?10min內(nèi)，以CO₂表示的平均反應(yīng)速率v(CO₂)=               。
②0～10min，10?20 min，30?40 min三個(gè)階段NO₂的轉(zhuǎn)化率分別為α₁、α₂、α₃，其中最小的為         ，其值是                   。
③計(jì)算反應(yīng)達(dá)到第一次平衡時(shí)的平衡常數(shù)K=            。
④第10min時(shí)，若只改變了影響反應(yīng)的一個(gè)條件，則改變的條件為      (填選項(xiàng)字母）。
A．增加C(s)的量       B．減小容器體積      C．加入催化劑
⑤20～30min、40?50 min時(shí)體系的溫度分別為T₁和T₂，則T₁_____T₂(填“> “<”或“=”）， 判斷的理由是                         。

Answer 1

（1）CH₄(g ) +2NO₂ ( g ) =N₂ ( g )+ CO₂ (g ) +2H₂O (l )  ΔH= －955 kJ ／mol （2分，只要有錯(cuò)該空即不能得分。）
（2）①0.02 mol/(L· min) （2分，數(shù)值、單位各1分） 
②α₁   （1分） 20% （2分）
③ 0.675 （2分，不寫單位不扣分，寫錯(cuò)單位扣1分） 
④ C （2分）
⑤ > （1分）   此反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)（2分，平衡正向移動(dòng)、該反應(yīng)為放熱反應(yīng)兩個(gè)給分點(diǎn)，各1分。）

解析試題分析：（1）根據(jù)蓋斯定律，方程式①+②-③×4可得目標(biāo)方程式，反應(yīng)熱作相應(yīng)變化即可。
（2）①根據(jù)圖像，10min時(shí)CO₂的濃度為0.2mol/L，則以CO₂表示的反應(yīng)速率為=0.02mol/(L·min)。
②根據(jù)圖像，0～10min內(nèi)，NO₂的轉(zhuǎn)化率α₁==20%
10～20min內(nèi)，NO₂的轉(zhuǎn)化率α₂==50%
30～40min內(nèi)，NO₂的轉(zhuǎn)化率α₃==25%
③反應(yīng)在20min時(shí)達(dá)到平衡，根據(jù)。
④根據(jù)圖像，10～20min內(nèi)反應(yīng)速率加快，平衡仍正向移動(dòng)。增加固體C不影響反應(yīng)速率，A錯(cuò)；減小容器體積，則增大壓強(qiáng)，平衡逆向移動(dòng)，B錯(cuò)；加入催化劑可加快反應(yīng)速率，但不影響平衡，C正確。
⑤20～30min、40?50 min是體系的兩個(gè)平衡狀態(tài)，由題意可知改變溫度使平衡發(fā)生移動(dòng)，40?50 min時(shí)的平衡與20～30min時(shí)的平衡相比，平衡正向移動(dòng)，因反應(yīng)是放熱反應(yīng)，故降低溫度平衡正向移動(dòng)，T₁>T₂。
考點(diǎn)：考查蓋斯定律，熱化學(xué)方程式書寫，圖像分析，反應(yīng)速率計(jì)算，轉(zhuǎn)化率計(jì)算，化學(xué)平衡常數(shù)計(jì)算，影響化學(xué)平衡和化學(xué)反應(yīng)速率因素。