氮是地球上含量丰富的一种元素,氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。回答下列关于氮元素的有关问题。
(1)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) +2H2O(g) ;⊿H=" -574" kJ·mol-1
②CH4(g) +4NO(g) =2N2(g) + CO2(g) + 2H2O(g);⊿H=" -1160" kJ·mol-1
③H2O(g) = H2O(l) ; △H= -44.0 kJ·mol-1
写出CH4(g)与NO2(g)反应生成N2(g)、CO2(g)和H2O(1)的热化学方程式 ,该反应的熵变⊿S 0(填“>”、“<”、“="”" )。
(2)用活性炭还原法处理氮氧化物。有关反应为:C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) 。某研究小组向某密闭的真空容器(假设容器体积不变,固体试样体积忽略不计)中加入NO和足量的活性炭,恒温(T1℃)条件下反应,反应进行到不同时间测得各物质的浓度如右表:
①10min~20min以V(CO2) 表示的反应速率为 。
②该反应的平衡常数的表达式为:K= ,根据表中数据,计算T1℃时该反应的平衡常数为 (保留两位小数)。
③下列各项能作为判断该反应达到平衡的是 (填序号字母)。
a.容器内压强保持不变 b.2V(NO)(正)= V(N2)(逆)
c.容器内CO2的体积分数不变 d.混合气体的密度保持不变
④30min后,改变某一条件,反应重新达到平衡,则改变的条件可能是 。
⑤一定温度下,随着NO的起始浓度增大,则NO的平衡转化率 (填“增大”、“不变”或“减小”) 。
(13分)
(1)①CH4(g)+2NO2(g) =N2(g) + CO2(g) +2H2O(l);⊿H=" -955" kJ·mol-1(2分),<(1分)
(2 ) ① 0.009 mol·L-1·min-1(1分,没写单位不得分)
②K=, (1分) K=0.56 (2分)
③ c、d (2分,写对一个得1分,多些、错写不给分)
④减小 CO2的浓度 (2分)
⑤不变 (2分)
解析试题分析:(1)观察①②③热力学方程,可知CH4(g)与NO2(g)反应生成N2(g)、CO2(g)和H2O(1)的热化学方程式可由<(①+②)/2>+2×③,即为
CH4(g)+2NO2(g) =N2(g) + CO2(g) +2H2O(l);⊿H=" -955" kJ·mol-1
观察此方程式,由3mol气体生成2mol气体和其他物质,故熵减小了,即S<0
(2)①根据反应速率=(反应后的浓度—反应前的浓度)÷时间 即可得,注意单位要正确书写。
②反应的平衡常数的表达式为生成物浓度的指数幂乘积比上反应物浓度的指数幂乘积,即为K=
③该反应前后的气体的物质的量相等,故任何时候,反应的压强不变;且速率之比应该是化学计量数之比,应该是V(NO)(正)= 2V(N2)(逆)
④由表中的数据可以看到,在40min的时候,NO的浓度变小,说明反应向右进行,则N2和CO2增加,结果是只有N2增加,而CO2反而变小,只能说明是由于减小 CO2的浓度造成反应向右进行,且向右进行使CO2增加的量没有比CO2减小的量多。
⑤一定温度下,化学平衡常数为定值,故转化率是不变的。
考点:热力学方程及化学平衡
点评:此题通过考核有关N元素的物质,将热力学方程的正确书写、化学反应速率、平衡常数及影响化学反应平衡因素串通起来,综合性较强,难度中等。
科目:高中化学 来源: 题型:阅读理解
1 |
2 |
3 |
2 |
T/K | 303 | 313 | 323 |
NH3生成量/(10-6mol) | 4.8 | 5.9 | 6.0 |
C4(NO)C6(H2O) |
C4(NH3)C5(O2) |
C4(NO)C6(H2O) |
C4(NH3)C5(O2) |
催化剂 |
高温高压 |
容器 编号 |
起始时各物质的物质的量/mol | 反应达平衡时的焓变/kJ?mol-1 | ||
N2 | H2 | NH3 | ||
A | 1 | 3 | 0 | △H1=-23.1 |
B | 0.9 | 2.7 | 0.2 | △H2 |
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科目:高中化学 来源: 题型:阅读理解
| ||
高温 |
| ||
高温 |
4 |
7 |
| ||
高温 |
T/℃ | 200 | 300 | 400 |
K | K1 | K2 | 0.5 |
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科目:高中化学 来源: 题型:阅读理解
T/K | 298 | 398 | 498 |
平衡常数K | 2.44ⅹ10-6 | K1 | K2 |
9 |
10 |
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科目:高中化学 来源: 题型:
t/(K) | 298 | 398 | 498 | … |
K/(mol?L-1)-2 | 4.1×106 | K1 | K2 | … |
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科目:高中化学 来源: 题型:阅读理解
催化剂 |
高温高压 |
| ||
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