Question

（2013?深圳一模）CH₄（g）+2NO₂（g）?N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H=-867kJ?mol^-1．该反应可用于消除氮氧化物的污染．在130℃和180℃时，分别将0.50molCH₄和a molNO₂充入1L的密闭容器中发生反应，测得有关数据如下表：

实验编号	温度		0	10	20	40	50
1	130℃	n（CH4）/mol	0.50	0.35	0.25	0.10	0.10
2	180℃	n（CH4）/mol	0.50	0.30	0.18		0.15

（1）开展实验1和实验2的目的是

研究温度对该化学平衡的影响

．
（2）180℃时，反应到40min，体系

是

（填“是”或“否”）达到平衡状态，理由是

温度升高，反应加快，对比实验1，高温下比低温下更快达到平衡状态．可确定40min时反应已经达平衡状态

；CH₄的平衡转化率为

70%

．
（3）已知130℃时该反应的化学平衡常数为6.4，试计算a的值．（写出计算过程）
（4）一定条件下，反应时间t与转化率μ（NO₂）的关系如图所示，请在图象中画出180℃时，压强为P₂（设压强P₂＞P₁）的变化曲线，并做必要的标注．
（5）根据已知求算：△H2=

-1160KJ/mol

．
CH₄（g）+4NO₂（g）?4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H1=-574kJ?mol^-1
CH₄（g）+4NO（g?2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H2．

Answer 1

分析：（1）根据实验1、2的不同点确定实验目的；
（2）根据温度对反应速率的影响判断，转化率=反应的甲烷的量与总的甲烷的量的比；
（3）根据平衡常数计算a；
（4）根据温度、压强对反应速率、到达平衡的时间、二氧化氮的转化率的影响分析；
（5）利用盖斯定律计算．

解答：解：（1）实验中只有温度不同，所以实验目的是：研究温度对该化学平衡的影响，故答案为：研究温度对该化学平衡的影响；
（2）对比实验1知，40时该反应已经达到平衡状态，温度越高，反应速率越大，反应到达平衡的时间越短，所以40时实验2已经达到平衡状态，甲烷的转化率=

(0.5-0.15)mol

0.5mol

×100%=70%，
故答案为：是；温度升高，反应加快，对比实验1，高温下比低温下更快达到平衡状态．可确定40min时反应已经达平衡状态；70%；
（3）设二氧化氮的物质的量为a，
            CH₄（g）+2NO₂（g）?N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）
C₀（mol/L）：0.5       a        0       0          0
△C（mol/L）：0.40     0.80     0.40    0.40        0.80
C_平（mol/L）：0.10     a-0.80   0.40    0.40        0.80         
则：

0.40×0.40×(0.80)2

0.10×(a-0.80)

=6.4，a=1.2
答：a的值为1.2；                                                       
（4）相同温度下，压强越大反应速率越大，反应到达平衡的时间越短，但二氧化氮的转化率越小，相同压强下，温度越高反应速率越大，反应到达平衡的时间越短，二氧化氮的转化率越小，所以其图象为，故答案为：；
（5）CH₄（g）+4NO₂（g）?4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H1=-574kJ?mol^-1   ①
CH₄（g）+2NO₂（g）?N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H=-867kJ?mol^-1 ②
将方程式②×2-①得CH₄（g）+4NO（g?2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H₂=（-867kJ?mol^-1）×2-（-574kJ?mol^-1）=-1160KJ/mol，
故答案为：-1160KJ/mol．

点评：本题考查化学平衡的判断、外界条件对反应速率及化学平衡的影响、盖斯定律等知识点，根据方程式的特点判断平衡移动方向，难度不大．