Question

（2011?顺义区二模）甲烷是一种重要的基础化工原料，不仅可制备多种重要有机产品，还可用于环境保护．请回答下列问题：（1）用甲烷催化还原氮的氧化物可消除氮氧化物的污染．已知：

反应过程（2）是

吸热

反应（填“放热”或“吸热”），甲烷还原NO₂生成H₂O（g）、N₂和CO₂时的热化学方程式是

2CH₄（g）+4NO₂（g）=2CO₂（g）+2N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1734kJ/mol

．
（2）工厂利用甲烷与氯气的反应原理制取氯甲烷，为妥善处理氯甲烷生产企业的副产物CCl₄，以减少其对臭氧层的破坏．化学家研究在催化条件下，通过下列反应：
CCl₄（g）+H₂（g）?CHCl₃（g）+HCl（g），使CCl₄转化为重要的化工原料氯仿（CHCl₃）（不考虑副反应）．
在固定容积为2L的密闭容器中，该反应达到平衡后，测得如下数据：

实验 序号	温度℃	初始n（CCl4） （mol）	初始n（H2） （mol）	平衡时n（CHCl3） （mol）
1	110	0.8	1.2
2	110	2	2	1
3	100	1	1	0.6

①此反应在110℃时平衡常数为

1

． ②实验l中，CCl₄的转化率为

60%

．
③判断该反应的正反应是

放热

（填“放热”或“吸热”），理由是

温度为100℃时，K=2.25，大于110℃时的平衡常数，所以该反应为放热反应

．
④为提高实验3中CCl₄的转化率，可采取的措施是

e

．
a．使用高效催化剂              b．向容器中再投入1mol CCl₄和1mol H₂
c．温度升高到200℃d．向容器中再投入1mol HCl       e．向容器中再投入1mol H₂．

Answer 1

分析：（1）根据反应物和生成物总能量的相对大小来判断；根据反应过程（1）、反应过程（2）写出对应的热化学方程式，利用盖斯定律来解；
（2）①先根据平衡三部曲计算出各物质的平衡浓度，再根据平衡常数的公式计算；
②先根据①的平衡常数利用平衡三部曲计算出各物质的平衡浓度，再根据转化率的公式计算；
③根据不同温度下的平衡常数来判断；
④根据外界条件对化学平衡的影响来解答．

解答：解：（1）反应物总能量小于生成物总能量，所以反应吸热，故答案为：吸热；
反应过程（1）的热化学方程式：CH₄（g）+4NO₂（g）=CO₂（g）+4NO（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ/mol  ①，
反应过程（2）的热化学方程式：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，
故答案为：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
反应（mol/L ）    1         1        1         1
平衡（mol/L）     1         1        1         1
则平衡常数为k=

1×1

1×1

=1，
故答案为：1；       
②CCl₄（g）+H₂（g）?CHCl₃（g）+HCl（g），
起始（mol/L ）  0.4        0.6         0         0
反应（mol/L ）   a          a          a         a
平衡（mol/L） 0.4-a       0.6-a        a         a
则平衡常数为

a ×a

(0.4-a)(0.6-a )

=1，所以a=0.24，则CCl₄的转化率为

0.24

0.4

×100%=60%，故答案为：60%；     
③CCl₄（g）+H₂（g）?CHCl₃（g）+HCl（g），
起始（mol/L ）  0.5       0.5         0         0
反应（mol/L ）  0.3       0.3         0.3       0.3
平衡（mol/L）   0.2       0.2         0.3       0.3
则平衡常数为

0.3× 0.3

0.2×0.2

=2.25，
因温度升高，平衡常数减小，说明化学平衡逆向移动；所以正反应放热，
故答案为：放热；温度为1O0℃时，K=2.25，大于110℃时的平衡常数，所以该反应为放热反应；
④a．使用高效催化剂，平衡不移动，CCl₄的转化率不变，故a错误；
b．向容器中再投入1mol CCl₄和1molH₂，根据等效平衡，化学平衡不移动，CCl₄的转化率不变，故b错误；
c．温度升高到200℃，平衡逆向移动，CCl₄的转化率减小，故c错误；
d．向容器中再投入1molHCl，平衡逆向移动，CCl₄的转化率减小，故d错误；
e．向容器中再投入1molH₂，平衡正向移动，CCl₄的转化率增大，故e错误；
故选：e．

点评：本题主要考查了热化学方程式、化学平衡常数、转化率、化学平衡移动，难度不大．