Question

【题目】2018年春节，京津冀及周边区域遭遇“跨年”雾霾，二氧化硫、氮氧化物以及可吸入颗粒物这三项是雾霾主要组成，消除氮氧化物污染是研究方向之一。

（1）用CH4催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。已知：

① H2O(g)＝H2O(l) ΔH＝－A kJ·mol-1

② 2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)＝CH4(g)＋4NO(g) ΔH＝+B kJ·mol-1

③ CH4(g)＋4NO2(g)＝4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－C kJ·mol-1

请写出CH4(g)与NO2(g)反应生成N2(g)、CO2(g)和H2O(l)的热化学方程式________。

（2）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)。某研究小组向恒容密闭容器加入一定量的活性炭和NO，恒温（T0C)条件下反应。下列说法能作为判断该反应达到化学平衡状态标志的是_____________。

A．活性炭的质量 B．v正(N2)＝2v逆(NO)

C．容器内压强保持不变 D．容器内混合气体的密度保持不变

E．容器内混合气体的平均相对分子质量保持不变 F．容器内CO2的浓度保持不变

Answer 1

【答案】 CH4(g)＋2NO2(g)＝N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－（4A+B+C）/2kJ·mol-1 ADEF

【解析】（1）根据盖斯定律计算反应热，然后书写热化学方程式；

（2）在一定条件下，当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时（但不为0），反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态，称为化学平衡状态，据此判断。

（1）已知：

① H2O(g)＝H2O(l) ΔH＝－A kJ·mol-1

② 2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)＝CH4(g)＋4NO(g) ΔH＝+B kJ·mol-1

③ CH4(g)＋4NO2(g)＝4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－C kJ·mol-1

根据盖斯定律可知（③－②+①×4）/2即得到CH4(g)与NO2(g)反应生成N2(g)、CO2(g)和H2O(l)的热化学方程式为CH4(g)＋2NO2(g)＝N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－（4A+B+C）/2 kJ·mol-1；

（2）A．活性炭的质量说明正逆反应速率相等，达到平衡状态，A正确；B．v正(N2)＝2v逆(NO)不满足反应速率之比是化学计量数之比，反应没有达到平衡状态，B错误；C．反应前后体积，压强始终不变，则容器内压强保持不变不能说明反应达到平衡状态，C错误；D．密度是混合气的质量和容器容积的比值，在反应过程中容积始终是不变的，但质量是变化的，则容器内混合气体的密度保持不变说明反应达到平衡状态，D正确；E．混合气的平均相对分子质量是混合气的质量和混合气的总的物质的量的比值，物质的量不变，但质量是变化的，所以容器内混合气体的平均相对分子质量保持不变说明反应达到平衡状态，E正确；F．容器内CO2的浓度保持不变说明反应达到平衡状态，F正确。答案选ADEF。