Question

（7分）環(huán)境中氮氧化物的合理控制和治理是減少霧霾天氣、優(yōu)化生存環(huán)境的有效途徑之一。請運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理知識，回答下列問題：

（1）用CH4催化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(1) △H1 = -662kJ·mol-1

②CH4 (g)+ 4NO(g) === 2N2 (g)+ CO2 (g)+ 2H2O(1) △H2 = -1251 kJ·mol-1

據(jù)此，寫出CH4將NO2還原為N2的熱化學(xué)方程式：_______________________；

（2）用活性炭還原法也可處理氮氧化物。有關(guān)反應(yīng)為：C(s)+2NO(g)N2 (g)+CO2 (g)

某研究小組向一個容積（3L）恒定的真空密閉容器中加人0.3mol NO和足量的活性炭與催化劑（固體試樣的體積忽略不計），在恒溫（T1℃）條件下發(fā)生反應(yīng)，經(jīng)10min反應(yīng)達(dá)到平衡，測得N2的物質(zhì)的量為0.09mol。

①0min~10min內(nèi)以v（NO）表示的平均化學(xué)反應(yīng)速率為 。

②下列各項能判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是 。

A．容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變

B．速率關(guān)系：2v(NO)(正) = v (N2)(逆)

C．容器內(nèi)CO2的體積分?jǐn)?shù)不變

D．混合氣體的密度保持不變

③在相同條件下，若在容器中放人生石灰，則NO的平衡轉(zhuǎn)化率 （填“增大”、“不變”或“減小”）。

Answer 1

（1）CH4(g)＋2NO2(g)=N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(l) △H＝—956.5kJ/mol

（2）①0.006mol/(L·min) ②CD ③增大

【解析】

試題分析：（1）已知：①CH4 (g)+ 4NO2 (g)＝4NO(g)+ CO2 (g)+ 2H2O(1) △H1 = -662kJ·mol-1，②CH4 (g)+ 4NO(g) ＝2N2 (g)+ CO2 (g)+ 2H2O(1) △H2 = -1251 kJ·mol-1，則根據(jù)蓋斯定律可知（①＋②）÷2即可得到CH4將NO2還原為N2的熱化學(xué)方程式為CH4(g)＋2NO2(g)=N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(l) △H＝—956.5kJ/mol；

（2）①經(jīng)10min反應(yīng)達(dá)到平衡，測得N2的物質(zhì)的量為0.09mol，則根據(jù)方程式可知消耗NO是0.18mol，難度是0.18mol÷3L＝0.06mol/L，所以0min~10min內(nèi)以v（NO）表示的平均化學(xué)反應(yīng)速率＝0.06mol/L÷10min＝0.006mol/(L·min) 。

②在一定條件下，當(dāng)可逆反應(yīng)的正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等時（但不為0），反應(yīng)體系中各種物質(zhì)的濃度或含量不再發(fā)生變化的狀態(tài)，稱為化學(xué)平衡狀態(tài)。A．正反應(yīng)是體積不變的可逆反應(yīng)則壓強(qiáng)始終不變，所以容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，A錯誤；B．速率關(guān)系：2v(NO)(正) = v (N2)(逆)，二者的速率方向相反，當(dāng)不能滿足反應(yīng)速率之比是相應(yīng)的化學(xué)計量數(shù)之比，因此不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，B錯誤；C．容器內(nèi)CO2的體積分?jǐn)?shù)不變能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，C正確；D．密度是混合氣的質(zhì)量和容器容積的比值，在反應(yīng)過程中容積始終是不變的，當(dāng)氣體質(zhì)量是變化的，因此密度是變化的，所以當(dāng)混合氣體的密度保持不變時能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，D正確，答案選CD。

③在相同條件下，若在容器中放人生石灰，生石灰吸收CO2，降低CO2濃度平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行，則NO的平衡轉(zhuǎn)化率增大”、“不變”或“減小”）。

考點(diǎn)：考查蓋斯定律應(yīng)用、反應(yīng)速率計算、平衡狀態(tài)判斷以及外界條件對平衡狀態(tài)的影響