Question

目前，消除氮氧化物污染有多種方法。

（1）用CH₄催化還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) ΔH＝－574 kJ·mol^－1

②CH₄(g)＋4NO(g)＝2N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g) ΔH＝－1160 kJ·mol^－1

③H₂O(g)＝H₂O(l) ΔH＝－44．0 kJ·mol^－1

寫出CH₄ (g)與NO₂ (g)反應(yīng)生成N₂ (g) ,CO₂(g)和H₂O(l)的熱化學(xué)方程 式_____________________

（2）用活性炭還原法處理氮氧化物。有關(guān)反應(yīng)為：C(s)＋2NO(g) N₂(g)＋CO₂(g)某研究小組向恒容密閉容器加入一定量的活性炭和NO，恒溫（T^。C)條件下反應(yīng)，反應(yīng)進行到不同時間測得各物質(zhì)的濃度如下

①不能作為判斷反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)       是_______

A．容器內(nèi)CO₂的濃度保持不變

B．v_正（N₂）=2 v_正（NO）

C．容器內(nèi)壓強保持不變

D．混合氣體的密度保持不變

E．混合氣體的平均相對分子質(zhì)量保持不變

②在T^。C時．該反應(yīng)的平衡常數(shù)為_______(保留兩位小數(shù))；

③在30    min,改變某一條件,反應(yīng)重新達到平衡,則改變的條件是_______

（3）科學(xué)家正在研究利用催化技術(shù)將超音速飛機尾氣中的NO和CO轉(zhuǎn)變成CO₂和N₂,其反應(yīng)為：

2CO＋2NO N₂＋2CO₂  ΔH<0 研究表明：在使用等質(zhì)量催化劑時，增大催化劑的比表面積可提高化學(xué)反應(yīng)速率．為了分別驗證溫度、催化劑的比表面積對化學(xué)反 應(yīng)速率的影響規(guī)律、某同學(xué)設(shè)計了三組實驗，部分實驗條件已經(jīng)填在下表中。

 

①上表中:a=_______,b=________,e=________

②請在給出的坐標圖中，畫出上表中實驗II和實驗III條件下混合氣體中NO濃度隨時間變化的趨勢曲線圖,并標明相應(yīng)的實驗編號

 

 

Answer 1

【答案】

 

（1） CH₄(g)＋2NO₂(g)＝N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g) ΔH＝－955 kJ·mol^－1。

（2） ①BC②0．56③減小CO₂濃度

（3） ①280   1．20×10^-3      5．80×10^-3 ②

【解析】

試題分析：（1）根據(jù)蓋斯定律可知，①＋②＋③即得到CH₄(g)＋2NO₂(g)＝N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(l) ΔH＝－955 kJ·mol^－1。（2） ①在一定條件下，當可逆反應(yīng)的正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等時（但不為0），反應(yīng)體系中各種物質(zhì)的濃度或含量不再發(fā)生變化的狀態(tài)，稱為化學(xué)平衡狀態(tài)，所以選項B正確；根據(jù)方程式可知，反應(yīng)前后體積是不變的，所以壓強始終是不變的，則a不能說明；b中反應(yīng)速率的方向相反，但不能滿足速率之比是相應(yīng)的化學(xué)計量數(shù)之比，不正確；密度是混合氣的質(zhì)量和容器容積的比值，在反應(yīng)過程中容積始終是不變的，但質(zhì)量是變化的；②反應(yīng)進行到40min時，各種物質(zhì)的濃度不再發(fā)生變化，說明反應(yīng)已經(jīng)達到平衡狀態(tài)，則該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝＝；③由表中的數(shù)據(jù)可以看到，在40min的時候，NO的濃度變小，說明反應(yīng)向右進行，則N₂和CO₂增加，結(jié)果是只有N₂增加，而CO₂反而變小，只能說明是由于減小 CO₂的濃度造成反應(yīng)向右進行，且向右進行使CO₂增加的量沒有比CO₂減小的量多。（3）①因Ⅰ、Ⅱ比表面積不同，則應(yīng)控制溫度相同，所有濃度應(yīng)控制相同來驗證催化劑比表面積對速率的影響；Ⅱ、Ⅲ比表面積相同，溫度不同，則所有濃度應(yīng)控制相同來驗證反應(yīng)溫度對速率的影響；故答案為：280； 1．20×10^-3；5．80×10^-3；②因Ⅰ、Ⅱ溫度相同，催化劑對平衡移動無影響，則平衡不移動，但Ⅱ的速率大，則Ⅱ先達到化學(xué)平衡，Ⅰ、Ⅱ達平衡時NO的濃度相同；而Ⅲ的溫度高，則反應(yīng)速率最大且平衡逆移，即達到化學(xué)平衡時c（NO）增大，故答案為：

考點：本試題考查了熱化學(xué)方程式的書寫，探究影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素；物質(zhì)的量或濃度隨時間的變化曲線；化學(xué)平衡的計算．