Question

【题目】近年来“雾霾”污染日益严重，原因之一是机动车尾气中含有NO、NO2、CO等气体，火力发电厂释放出大量的NOx、SO2和CO2等气体也是其原因，现在对其中的一些气体进行了一定的研究：
（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=﹣574kJ/mol
②CH4（g）+4NO（g）=2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣1160kJ/mol
③H2O（g）=H2O（l）△H=﹣44.0kJ/mol
写出 CH4（g）与 NO2（g）反应生成 N2（g）、CO2（g）和 H2O（l）的热化学方程式： ．
（2）汽车尾气中含有CO、NO2等有毒气体，对汽车加装尾气净化装置，可使有毒气体转化为无毒气体．4CO（g）+2NO2（g）4CO2（g）+N2（g）△H=﹣1200kJmol﹣1
对于该反应，温度不同（T2＞T1）、其他条件相同时，下列图象正确的是（填代号）．

（3）用活性炭还原法也可以处理氮氧化物，某研究小组向某密闭容器加入一定量的活性炭和NO，发生反应C（s）+2NO（g）N2（g）+CO2（g）△H=a kJ/mol
在T1℃时，反应进行到不同时间测得各物质的量浓度如表：

时间/min 浓度/（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

①根据图表数据分析T1℃时，该反应在0﹣20min的平均反应速率v（NO）=；计算该反应的平衡常数K= ．
②30min后，只改变某一条件，根据表的数据判断改变的条件可能是（填字母代号）．
A．通入一定量的CO2 B．加入合适的催化剂
C．适当缩小容器的体积 D．通入一定量的NO
E．加入一定量的活性炭
③若30min后升高温度至T2℃，达到平衡时，容器中NO、N2、CO2的浓度之比为2：1：1，则达到新平衡时NO的转化率（填“升高”或“降低”），a0（填“＞”或“＜”）．
（4）温度T1和T2时，分别将0.50mol CH4和1.2mol NO2充入1L的密闭容器中发生反应：CH4（g）+2NO2（g）N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=bkJ/mol．测得有关数据如表：

温度	时间/min 物质的量	0	10	20	40	50
T1	n（CH4）/mol	0.50	0.35	0.25 /td>	0.10	0.10
T2	n（CH4）/mol	0.50	0.30	0.18	x	0.15

下列说法正确的是
A.T1＞T2 ， 且b＞0
B.当温度为T2、反应进行到40min时，x＞0.15
C.温度为T2时，若向平衡后的容器中再充入0.50mol CH4和1.2mol NO2 ， 重新达到平衡时，n（N2）＜0.70mol
D.温度为T1时，若起始时向容器中充入0.50mol CH4（g）、0.50molNO2（g）、1.0mol N2（g）、2.0molCO2（g）、0.50molH2O（g），反应开始时，ν（正）＞ν（逆）

Answer 1

【答案】
（1）CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（l）△H=﹣955kJ/mol
（2）乙
（3）0.030mol?L﹣1?min﹣1；0.56；CD；降低；＜
（4）CD
【解析】解：（1）已知：①CH4（g）+4NO2（g）=4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣574kJ/mol②CH4（g）+4NO（g）=2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣1160kJ/mol③H2O（g）=H2O（l）△H=﹣44.0kJ/mol由盖斯定律[①+②﹣③×4]× 可得CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（l）△H=﹣955 kJ/mol；
所以答案是：CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（l）△H=﹣955 kJ/mol；（2）该反应为放热反应，升高温度，正逆反应速率均增大，都应该离开原来的速率点，图象与实际情况不相符，故甲错误；
升高温度，反应向着逆向进行，反应物的转化率减小，反应速率加快，图象与实际反应一致，故乙正确；
压强相同时，升高温度，反应向着逆向移动，一氧化氮的体积分数应该增大，图象与实际不相符，故丙错误；
所以答案是：乙；（3）①T1℃时，该反应在0﹣20min的平均反应速率v（NO）= =0.030molL﹣1min﹣1；
C（s）+2NO（g）N2（g）+CO2（g），平衡浓度c（N2）=0.3mol/L；c（CO2）=0.3mol/L；c（NO）=0.4mol/L；反应的平衡常数K= =0.56；
所以答案是：0.030molL﹣1min﹣1；0.56；②A．通入一定量的CO2 ， 平衡逆向移动，NO的浓度增大，但是氮气的浓度会减少，与题不符，故A错误；
B．催化剂只改变化学反应速率，不改变化学平衡，故B错误；
C．适当缩小容器的体积，反应前后体积不变，平衡状态物质浓度增大，故C正确；
D．通入一定量的NO，新平衡状态下物质平衡浓度增大，故D正确；
E．加入一定量的活性炭，碳是固体对平衡无影响，平衡不动，故E错误；
所以答案是：CD；③30min后升高温度至T2℃，达到平衡时，容器中NO、N2、CO2的浓度之比从为2：1：1，氮气和二氧化碳难度之比始终为1：1，所以2：1＞4：3，说明平衡向逆反应方向移动，说明平衡向逆反应方向移动，达到新平衡时NO的转化率，说明逆反应是吸热反应，则正反应是放热反应；
所以答案是：降低；＜；（4）A、温度升高，反应速率加快，因此T2＞T1 ， 甲烷剩余量增多，说明反应向左进行，正反应放热，所以a＜0，故A错误；
B、当温度为T2、反应进行到40 min时，反应达到平衡状态，x=0.15，故B错误；
C、温度为T2时，若向平衡后的容器中再充入0.50 mol CH4和1.2mol NO2 ， 平衡逆向移动，重新达到平衡时，n（N2）小于原平衡n（N2）的2倍，故C正确；
D、对于反应

	CH4（g）+	2NO2（g）		N2（g）+	CO2（g）+	2H2O（g）
起始（mol/L）	0.5	1.2		0	0	0
变化（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

温度为T1时，平衡常数K= =6.4，若起始时向容器中充入0.50 mol CH4（g）、0.50 molNO2（g）、1.0 mol N2（g）、2.0 molCO2（g）、0.50 molH2O（g），浓度商Qc= =4＜K，平衡正向移动，ν（正）＞ν（逆），故D正确；
所以答案是：CD．
【考点精析】掌握化学平衡状态本质及特征和化学平衡的计算是解答本题的根本，需要知道化学平衡状态的特征：“等”即 V正=V逆>0；“动”即是动态平衡，平衡时反应仍在进行；“定”即反应混合物中各组分百分含量不变；“变”即条件改变，平衡被打破，并在新的条件下建立新的化学平衡；与途径无关，外界条件不变，可逆反应无论是从正反应开始，还是从逆反应开始，都可建立同一平衡状态（等效）；反应物转化率=转化浓度÷起始浓度×100%=转化物质的量÷起始物质的量×100%；产品的产率=实际生成产物的物质的量÷理论上可得到产物的物质的量×100%．