Question

【题目】十九大报告提出了“积极参与全球环境治理，落实减排承诺”。其中氮的化合物的处理和利用是环境科学研究的热点。

（1）机动车排放的尾气中主要污染物为NOx ，可用 CH4 催化还原 NOx 以消除其污染。298 K时，1.0 g CH4 (g)与足量的NO气体完全反应生成N2、CO2和H2O(g)，放出72. 5 kJ的热量。该反应的热化学方程式为_______________。

（2）氮氧化物与悬浮大气中的海盐粒子相互作用会生成NOCl，涉及的相关反应有：

	热化学方程式	平衡常数
①	2NO2(g)+NaCl(s)NaNO3(s)+NOCl(g) ΔH1	K1
②	4NO2(g)+2NaCl(s)2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g) ΔH2	K2
③	2NO(g)+Cl2(g)2NOCl(g) ΔH3	K3

ΔH1、ΔH2、ΔH3之间的关系为ΔH3＝___________；K1、K2、K3的关系为K3＝____________。

（3）对汽车加装尾气净化装置，可使汽车尾气中含有的CO、NO2等有毒气体转化为无毒气体：4CO(g)＋2NO2(g)4CO2(g)＋N2(g) ΔH＝-1200 kJ·mol-1。对于该反应，温度不同（T2﹥T１），其他条件相同时，下列图像正确的是________（填序号）。

（4）用活性炭还原法也可以处理氮氧化物。向某密闭容器中加入一定量的活性炭和NO，发生反应：C(s) +2NO(g)N2(g) + CO2(g) ΔH。在T1℃时，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：

时间/min 浓度/mol·L-1	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	0.30	0.36	0.36

① T1℃时，该反应在0～20min的平均反应速率v(CO2)=__________________；该反应的平衡常数K= _____________；

②30min后，只改变某一条件，根据上表的数据判断改变的条件可能是_______（填序号）；

A. 加入一定量的活性炭 B. 恒温恒压充入氩气

C. 适当缩小容器的体积 D. 加入合适的催化剂

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5:3:3，则和原平衡相比，NO的转化率_____________（填“升高”或“降低”）,ΔH_______0（填“﹥”、“﹤”或“=”）。

Answer 1

【答案】 CH4(g)+4NO(g) === 2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-1160kJ·mol-1 2ΔH1-ΔH2 K12/K2 乙 0.015mol·L-1·min-1 0.56（或9/16） C 降低 ﹤

【解析】（1）本题考查热化学反应方程式的书写，CH4和NO反应的方程式为CH4＋4NO=CO2＋2H2O＋2N2，16gCH4反应放出的热量为16×72.5kJ=1160kJ，即热化学反应方程式为 CH4(g)+4NO(g) = 2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-1160kJ·mol－1；（2）本题考查盖斯定律和化学平衡常数的表达式，根据③的反应，因此有①×2－②得出△H3=2△H1－△H2，①K1= ，②K2=，③K3=，因此有K3=K12/K2；（3）本题考查影响化学反应速率的因素和勒夏特列原理，甲：升高温度，化学反应速率加快，即升高温度，正逆反应速率都增大，故甲错误；乙：T2>T1，T2先达到平衡，正反应是放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，则NO2的转化率降低，故乙正确；丙：升高温度，平衡向逆反应方向移动，CO的体积分数增大，故丙错误；（4）本题考查化学反应速率的计算、化学平衡常数的计算、勒夏特列原理，①根据化学反应速率的数学表达式，v(CO2)=0.30/20mol/(L·min)=0.015mol/(L·min)，根据表格数据，在20min达到平衡，根据化学平衡常数的表达式K=9/16；②A、加入活性炭，活性炭为固体，对化学平衡移动无影响，故A错误；B、恒温恒压下，充入氩气，容器的体积增大，组分的浓度降低，故B错误；C、适当缩小容器的体积，组分的浓度增大，故C正确；D、加入合适的催化剂，催化剂对化学平衡移动无影响，故D错误；③此时的化学平衡常数为9/25<9/16，因此升高温度，NO的转化率降低，正反应方向是放热反应，即△H<0。