(2011?順義區(qū)二模)甲烷是一種重要的基礎(chǔ)化工原料,不僅可制備多種重要有機(jī)產(chǎn)品,還可用于環(huán)境保護(hù).請回答下列問題:(1)用甲烷催化還原氮的氧化物可消除氮氧化物的污染.已知:

反應(yīng)過程(2)是
吸熱
吸熱
反應(yīng)(填“放熱”或“吸熱”),甲烷還原NO2生成H2O(g)、N2和CO2時(shí)的熱化學(xué)方程式是
2CH4(g)+4NO2(g)=2CO2(g)+2N2(g)+4H2O(g)△H=-1734kJ/mol
2CH4(g)+4NO2(g)=2CO2(g)+2N2(g)+4H2O(g)△H=-1734kJ/mol

(2)工廠利用甲烷與氯氣的反應(yīng)原理制取氯甲烷,為妥善處理氯甲烷生產(chǎn)企業(yè)的副產(chǎn)物CCl4,以減少其對臭氧層的破壞.化學(xué)家研究在催化條件下,通過下列反應(yīng):
CCl4(g)+H2(g)?CHCl3(g)+HCl(g),使CCl4轉(zhuǎn)化為重要的化工原料氯仿(CHCl3)(不考慮副反應(yīng)).
在固定容積為2L的密閉容器中,該反應(yīng)達(dá)到平衡后,測得如下數(shù)據(jù):
實(shí)驗(yàn)
序號
溫度℃ 初始n(CCl4
(mol)
初始n(H2
(mol)
平衡時(shí)n(CHCl3
(mol)
1 110 0.8 1.2
2 110 2 2 1
3 100 1 1 0.6
①此反應(yīng)在110℃時(shí)平衡常數(shù)為
1
1
. ②實(shí)驗(yàn)l中,CCl4的轉(zhuǎn)化率為
60%
60%

③判斷該反應(yīng)的正反應(yīng)是
放熱
放熱
(填“放熱”或“吸熱”),理由是
溫度為100℃時(shí),K=2.25,大于110℃時(shí)的平衡常數(shù),所以該反應(yīng)為放熱反應(yīng)
溫度為100℃時(shí),K=2.25,大于110℃時(shí)的平衡常數(shù),所以該反應(yīng)為放熱反應(yīng)

④為提高實(shí)驗(yàn)3中CCl4的轉(zhuǎn)化率,可采取的措施是
e
e

a.使用高效催化劑              b.向容器中再投入1mol CCl4和1mol H2
c.溫度升高到200℃d.向容器中再投入1mol HCl       e.向容器中再投入1mol H2
分析:(1)根據(jù)反應(yīng)物和生成物總能量的相對大小來判斷;根據(jù)反應(yīng)過程(1)、反應(yīng)過程(2)寫出對應(yīng)的熱化學(xué)方程式,利用蓋斯定律來解;
(2)①先根據(jù)平衡三部曲計(jì)算出各物質(zhì)的平衡濃度,再根據(jù)平衡常數(shù)的公式計(jì)算;
②先根據(jù)①的平衡常數(shù)利用平衡三部曲計(jì)算出各物質(zhì)的平衡濃度,再根據(jù)轉(zhuǎn)化率的公式計(jì)算;
③根據(jù)不同溫度下的平衡常數(shù)來判斷;
④根據(jù)外界條件對化學(xué)平衡的影響來解答.
解答:解:(1)反應(yīng)物總能量小于生成物總能量,所以反應(yīng)吸熱,故答案為:吸熱;
反應(yīng)過程(1)的熱化學(xué)方程式:CH4(g)+4NO2(g)=CO2(g)+4NO(g)+2H2O(g)△H=-574kJ/mol  ①,
反應(yīng)過程(2)的熱化學(xué)方程式:CH4(g)+4NO(g)=CO2(g)+2N2(g)+2H2O(g)△H=-1160kJ/mol  ②,
 ①+②得:2CH4(g)+4NO2(g)=2CO2(g)+2N2(g)+4H2O(g)△H=-1734 kJ/mol,
故答案為:2CH4(g)+4NO2(g)=2CO2(g)+2N2(g)+4H2O(g)△H=-1734 kJ/mol;
(2)①CCl4(g)+H2(g)?CHCl3(g)+HCl(g),
起始(mol/L )     2        2        0         0
反應(yīng)(mol/L )    1         1        1         1
平衡(mol/L)     1         1        1         1
則平衡常數(shù)為k=
1×1
1×1
=1,
故答案為:1;       
②CCl4(g)+H2(g)?CHCl3(g)+HCl(g),
起始(mol/L )  0.4        0.6         0         0
反應(yīng)(mol/L )   a          a          a         a
平衡(mol/L) 0.4-a       0.6-a        a         a
則平衡常數(shù)為
a ×a 
(0.4-a)(0.6-a ) 
=1,所以a=0.24,則CCl4的轉(zhuǎn)化率為
0.24
0.4 
×100%=60%,故答案為:60%;     
③CCl4(g)+H2(g)?CHCl3(g)+HCl(g),
起始(mol/L )  0.5       0.5         0         0
反應(yīng)(mol/L )  0.3       0.3         0.3       0.3
平衡(mol/L)   0.2       0.2         0.3       0.3
則平衡常數(shù)為
 0.3× 0.3
0.2×0.2
=2.25,
因溫度升高,平衡常數(shù)減小,說明化學(xué)平衡逆向移動;所以正反應(yīng)放熱,
故答案為:放熱;溫度為1O0℃時(shí),K=2.25,大于110℃時(shí)的平衡常數(shù),所以該反應(yīng)為放熱反應(yīng);
④a.使用高效催化劑,平衡不移動,CCl4的轉(zhuǎn)化率不變,故a錯(cuò)誤;
b.向容器中再投入1mol CCl4和1molH2,根據(jù)等效平衡,化學(xué)平衡不移動,CCl4的轉(zhuǎn)化率不變,故b錯(cuò)誤;
c.溫度升高到200℃,平衡逆向移動,CCl4的轉(zhuǎn)化率減小,故c錯(cuò)誤;
d.向容器中再投入1molHCl,平衡逆向移動,CCl4的轉(zhuǎn)化率減小,故d錯(cuò)誤;
e.向容器中再投入1molH2,平衡正向移動,CCl4的轉(zhuǎn)化率增大,故e錯(cuò)誤;
故選:e.
點(diǎn)評:本題主要考查了熱化學(xué)方程式、化學(xué)平衡常數(shù)、轉(zhuǎn)化率、化學(xué)平衡移動,難度不大.
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原子半徑/nm 0.186 0.074 0.102 0.099 0.160
主要化合價(jià) +1 -2 -2+6 +7-1 +2
( 。

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