Question

【題目】霧霾中含有多種污染物，其中有氮氧化物（NOx）、CO、SO2等，給人類健康帶來了嚴重影響，化學在解決霧霾污染中發(fā)揮了重要作用。

（1）煤燃燒產生的煙氣中含有氮的氧化物，用CH4催化還原消除污染。請寫出CH4與NO2反應的化學方程式_____________。

（2）汽車尾氣中CO、NO2氣體在一定條件下可以發(fā)生反應：

2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g) △H=-746.8kJ·mol-1

4CO(g)+2NO2(g)3CO2(g)+N2(g) △H=-1200kJ·mol-1

則反應的CO(g)+NO2(g)CO2(g)+NO(g) △H=_____kJ·mol-1

（3）氮硫的氧化物間存在如下轉化SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g)；實驗測得平衡常數(shù) 與溫度的關系如下圖所示。回答下列問題：

①該反應正反應的活化能___（填“＞”或“＜”）逆反應的活化能。

②反應速率v=V正-V逆=k正xSO2·xNO2-k逆xSO3·xNO，k正、k逆分別為正、逆向反應速率常數(shù)，x為物質的量分數(shù)，T℃時，k正_____k逆（填“＞”、“＜”或“=”）。

③T℃時，在體積為2L的容器中加入1molSO2(g)、1molNO2(g)，5min時測得xSO3=0.2，此時平衡向___（填“正”或“逆”）反應方向移動，=___（保留2位小數(shù)）。

（4）已知：2NO(g)=N2(g)+O2(g) ΔH=－180.6kJ/mol，在某表面催化劑的作用下，NO可以分解生成N2、O2，其反應機理可簡化為：

第一步：2NO →N2O2 快

第二步：N2O2 →N2+O2 慢

下列表述正確的是____（填標號)。

A．所有化合反應都是放熱反應

B．N2O2是該反應的的中間產物

C．加入合適的催化劑可以減小反應熱ΔH，加快反應速率

D．第一步的活化能比第二步低

Answer 1

【答案】CH4+2NO2=CO2+N2+2H2O -226.6 < = 正 2.25 BD

【解析】

（1）CH4催化還原NO2會生成無污染的氮氣與二氧化碳；

（2）依據蓋斯定律作答；

（3）①根據圖像結合平衡常數(shù)隨溫度的變化規(guī)律得出反應的熱效應，反應熱=正反應的活化能-逆反應的活化能，據此分析；

②T℃時K正=K逆，反應的平衡常數(shù)K=；

③依據三段式，結合濃度商與平衡常數(shù)的大小關系作答，再根據上述公式先求出各物質的體積分數(shù)再作答；

（4）A. 放熱反應跟是否是化合反應無關；

B. 反應生成后又被消耗的物質屬于中間產物；

C.催化劑不會改變反應熱；

D.化學反應由慢反應決定，活化能越小，反應速率越快。

（1）CH4與NO2反應的化學方程式為CH4+2NO2=CO2+N2+2H2O；

（2）反應I：2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g) △H=-746.8kJ·mol-1

反應II： 4CO(g)+2NO2(g)3CO2(g)+N2(g) △H=1200kJmol1

蓋斯定律計算(反應II反應I)×得到反應CO(g)+NO2(g)CO2(g)+NO(g) △H = 226.6 kJ/mol，故答案為：226.6；

（3）①K正隨溫度的增加而減小，K逆隨溫度的增加而增大，則說明該反應正反應方向為放熱反應，△H<0，則正反應的活化能<逆反應的活化能；

②SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g)是氣體分子數(shù)不變的反應，化學平衡常數(shù)K== =1，所以k正=k逆；

③T℃時，K=1，在體積為2L的容器中加入1molSO2(g)、1molNO2(g)，5min時測得xSO3=0.2，則,此時xSO3=0.2，則=0.2，解得x=0.2，則濃度商Qc=<1，則平衡向正方向移動，v正=k正xSO2·xNO2，v逆=k逆xSO3·xNO，則=，故答案為：正；2.25；

（4）A. 不是所有的化合反應都是放熱反應，如C和CO2化合生成CO的反應為吸熱反應，A項錯誤；

B. 反應生成后又被消耗的物質屬于中間產物，N2O2是該反應的的中間產物，B項正確；

C. 加入合適的催化劑可以加快化學反應速率，但不能改變反應熱，C項錯誤；

D. 第一步反應為快反應，第二步的反應為慢反應，快反應的的活化能較低，D項正確；答案選BD。