時間/min 濃度/(mol/L) | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 |
NO | 1.0 | 0.58 | 0.40 | 0.40 | 0.48 | 0.48 |
N2 | 0 | 0.21 | 0.30 | 0.30 | 0.36 | 0.36 |
CO2 | 0 | 0.21 | 0.30 | 0.3 0 | 0.36 | 0.36 |
溫度 | 時間/min 物質(zhì)的量 | 0 | 10 | 20 | 40 | 50 |
T1 | n(CH4)/mol | 0.50 | 0.35 | 0.25 | 0.10 | 0.10 |
T2 | n(CH4)/mol | 0.50 | 0.30 | 0.18 | x | 0.15 |
分析 (1)已知:①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-574kJ/mol
②CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-1160kJ/mol
③H2O(g)=H2O(l)△H=-44.0kJ/mol
由蓋斯定律[①+②-③×4]×$\frac{1}{2}$可得CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(l);
(2)該反應(yīng)中焓變小于0,為放熱反應(yīng),升高溫度,正逆反應(yīng)速率都增大,且反應(yīng)向著逆向進行,二氧化氮轉(zhuǎn)化率減小、一氧化碳的體積含量減小,據(jù)此對各圖象進行判斷;
(3)①根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計算反應(yīng)速率,K=$\frac{c({N}_{2})•c(C{O}_{2})}{{c}^{2}(NO)}$計算化學(xué)平衡常數(shù)K;
②依據(jù)圖表數(shù)據(jù)分析,結(jié)合平衡濃度計算平衡常數(shù)和濃度變化分析判斷,30min后,只改變某一條件,反應(yīng)重新達到平衡,C(s)+2NO(g)?N2(g)+CO2(g),依據(jù)圖表數(shù)據(jù)分析,平衡狀態(tài)物質(zhì)濃度增大,依據(jù)平衡常數(shù)計算,平衡常數(shù)隨溫度變化,平衡常數(shù)不變說明改變的條件一定不是溫度;依據(jù)數(shù)據(jù)分析,氮氣濃度增大,二氧化碳和一氧化氮濃度增大,反應(yīng)前后氣體體積不變,所以可能是減小溶液體積后加入一定量一氧化氮;
③若30min后升高溫度至T2℃,達到平衡時,容器中NO、N2、CO2的濃度之比從為2:1:1,氮氣和二氧化碳難度之比始終為1:1,所以2:1>4:3,說明平衡向逆反應(yīng)方向移動;
(4)A、溫度升高,反應(yīng)速率加快,甲烷剩余量增多,說明反應(yīng)向左進行,正反應(yīng)放熱;
B、溫度升高,反應(yīng)速率加快,當溫度為T1、反應(yīng)進行到40 min時已達平衡狀態(tài),溫度為T2時反應(yīng)也應(yīng)該達到平衡狀態(tài);
C、溫度為T2時,若向平衡后的容器中再充入0.50 mol CH4和1.2mol NO2,可等效為在另一個相同的容器中建立一個和原平衡相同的平衡狀態(tài),再壓縮到一個容器中,即為增大壓強,平衡逆向移動;
D、根據(jù)溫度為T1時平衡常數(shù)不變,根據(jù)濃度商與平衡常數(shù)的大小判斷平衡移動方向,利用化學(xué)平衡三段式計算.
解答 解:(1)已知:①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-574kJ/mol
②CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-1160kJ/mol
③H2O(g)=H2O(l)△H=-44.0kJ/mol
由蓋斯定律[①+②-③×4]×$\frac{1}{2}$可得CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(l)△H=-955 kJ/mol;
故答案為:CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(l)△H=-955 kJ/mol;
(2)該反應(yīng)為放熱反應(yīng),升高溫度,正逆反應(yīng)速率均增大,都應(yīng)該離開原來的速率點,圖象與實際情況不相符,故甲錯誤;
升高溫度,反應(yīng)向著逆向進行,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率減小,反應(yīng)速率加快,圖象與實際反應(yīng)一致,故乙正確;
壓強相同時,升高溫度,反應(yīng)向著逆向移動,一氧化氮的體積分數(shù)應(yīng)該增大,圖象與實際不相符,故丙錯誤;
故答案為:乙;
(3)①T1℃時,該反應(yīng)在0-20min的平均反應(yīng)速率v(NO)=$\frac{1mol/L-0.4mol/L}{20min}$=0.030mol•L-1•min-1;
C(s)+2NO(g)?N2(g)+CO2(g),平衡濃度c(N2)=0.3mol/L;c(CO2)=0.3mol/L;c(NO)=0.4mol/L;反應(yīng)的平衡常數(shù)K=$\frac{0.3×0.3}{0.{4}^{2}}$=0.56;
故答案為:0.030mol•L-1•min-1;0.56;
②A.通入一定量的CO2,平衡逆向移動,NO的濃度增大,但是氮氣的濃度會減少,與題不符,故A錯誤;
B.催化劑只改變化學(xué)反應(yīng)速率,不改變化學(xué)平衡,故B錯誤;
C.適當縮小容器的體積,反應(yīng)前后體積不變,平衡狀態(tài)物質(zhì)濃度增大,故C正確;
D.通入一定量的NO,新平衡狀態(tài)下物質(zhì)平衡濃度增大,故D正確;
E.加入一定量的活性炭,碳是固體對平衡無影響,平衡不動,故E錯誤;
故答案為:CD;
③30min后升高溫度至T2℃,達到平衡時,容器中NO、N2、CO2的濃度之比從為2:1:1,氮氣和二氧化碳難度之比始終為1:1,所以2:1>4:3,說明平衡向逆反應(yīng)方向移動,說明平衡向逆反應(yīng)方向移動,達到新平衡時NO的轉(zhuǎn)化率,說明逆反應(yīng)是吸熱反應(yīng),則正反應(yīng)是放熱反應(yīng);
故答案為:降低;<;
(4)A、溫度升高,反應(yīng)速率加快,因此T2>T1,甲烷剩余量增多,說明反應(yīng)向左進行,正反應(yīng)放熱,所以a<0,故A錯誤;
B、當溫度為T2、反應(yīng)進行到40 min時,反應(yīng)達到平衡狀態(tài),x=0.15,故B錯誤;
C、溫度為T2時,若向平衡后的容器中再充入0.50 mol CH4和1.2mol NO2,平衡逆向移動,重新達到平衡時,n(N2)小于原平衡n(N2)的2倍,故C正確;
D、對于反應(yīng) CH4(g)+2NO2(g)?N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)
起始(mol/L) 0.5 1.2 0 0 0
變化(mol/L) 0.4 0.8 0.4 0.4 0.8
平衡(mol/L) 0.1 0.4 0.4 0.4 0.8
溫度為T1時,平衡常數(shù)K=$\frac{0.{8}^{2}×0.4×0.4}{0.1×0.{4}^{2}}$=6.4,若起始時向容器中充入0.50 mol CH4(g)、0.50 molNO2(g)、1.0 mol N2(g)、2.0 molCO2(g)、0.50 molH2O(g),濃度商Qc=$\frac{0.{5}^{2}×2×1}{0.5×0.{5}^{2}}$=4<K,平衡正向移動,ν(正)>ν(逆),故D正確;
故答案為:CD.
點評 本題考查了蓋斯定律的應(yīng)用、影響平衡移動的因素、平衡常數(shù)的有關(guān)計算等,綜合性較強,側(cè)重分析及計算能力的考查,把握化學(xué)平衡常數(shù)的有關(guān)計算為解答的關(guān)鍵,題目難度中等.
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題
A. | 常溫常壓下,20gH218O中含有中子數(shù)目為12NA | |
B. | 標準狀況下,11.2LC2H6中含有極性鍵的數(shù)目為3.5NA | |
C. | 1LpH=3的CH3COOH溶液中,含有H+的數(shù)目大于10-3NA | |
D. | 1L1mol•L-1稀硝酸(還原產(chǎn)物為NO)與鐵完全反應(yīng),轉(zhuǎn)移電子數(shù)目為0.75NA |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題
物質(zhì) | 熔點/℃ | 沸點/℃ | 其他 |
CCl4 | -23 | 76.8 | 與TiCl4互溶 |
TiCl4 | -25 | 136 | 遇潮濕空氣產(chǎn)生白霧 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題
A. | 墨水是一種膠體,不同墨水混用時可能使鋼筆流水不暢或者堵塞 | |
B. | 持續(xù)加熱到一定溫度能殺死甲型H1N1流感病毒是因為病毒的蛋白質(zhì)受熱變性 | |
C. | 潔廁液與84消毒液混合洗廁所可以達到洗滌和消毒殺菌的雙重功效,對人體不可能造成傷害 | |
D. | 用13C示蹤原子法可以進行幽門螺旋桿菌的精確檢測 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題
A. | 濃硫酸具有脫水性,因此實驗室可用濃硫酸與濃鹽酸制取少量HCl氣體 | |
B. | 鈉是活潑金屬,可用電解NaCl溶液的方法獲得金屬鈉 | |
C. | 碳酸鈉溶液顯堿性,用熱的碳酸鈉溶液可去除金屬表面的油污 | |
D. | 在電熱水器的鋼鐵內(nèi)膽中裝入銅棒可以防止內(nèi)膽被腐蝕 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題
A. | 三溴化鋁溶液 | B. | 偏鋁酸鈉溶液 | C. | 明礬溶液 | D. | 硝酸鋁溶液 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:多選題
A. | 圖1表示某放熱反應(yīng)分別在有、無催化劑的情況下反應(yīng)過程中的能量變化 | |
B. | 圖2表示A、B兩物質(zhì)的溶解度隨溫度變化情況,將t1℃時A、B的飽和溶液分別升溫至t2℃時,溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)B>A | |
C. | 圖3表示鎂條放入鹽酸中生成氫氣速率隨時間的變化,起初反應(yīng)速率加快的原因可能是該反應(yīng)為放熱反應(yīng) | |
D. | 圖4表示在含等物質(zhì)的量NaOH、Na2CO3的混合溶液中滴加0.1 mol•L-1鹽酸至過量時,產(chǎn)生氣體的體積與消耗鹽酸的關(guān)系 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題
R | ||
X | Y | Z |
A. | 元素X的最高價氧化物對應(yīng)水化物的化學(xué)式為H3PO4 | |
B. | 元素Y有兩種常見的氧化物且都能與元素R的氫化物反應(yīng)生成對應(yīng)價態(tài)的酸 | |
C. | R、X、Y三者的氣態(tài)氫化物穩(wěn)定性依次增強 | |
D. | Z的單質(zhì)能與Y的某些化合物發(fā)生置換反應(yīng) |
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