Question

最近幾年我國已加大對氮氧化物排放的控制力度．消除氮氧化物污染有多種方法．
（l）用CH₄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）△H=-574KJ?mol^-1
②CH₄（g）+4NO₂（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160KJ?mol^-1
③H₂O（g）=2H₂O（l）△H=-44.0KJ?mol^-1
CH₄（g）與NO₂（g）反應生成N₂（g）、CO₂（g）和H₂O（l）的熱化學方程式為

 

．
（2）用活性炭還原法也可處理氮氧化物．有關反應為：2C（s）+2NO₂（g）?N₂（g）+2CO₂（g）△H＜0起始時向密閉容器中充入一定量的C（s） 和N0₂（g），在不同條件下，測得各物質的濃度變化狀況如圖所示．

①0?10min內，以CO₂表示的平均反應速率v（CO₂）=

 

②0-10min，10?20min，30?40min三個階段NO₂的轉化率分別為a₁、a₂、a₃，其中最小的為

 

，其值是

 

③計算反應達到第一次平衡時的平衡常數(shù)K=

 

④第10min時，若只改變了影響反應的一個條件，則改變的條件為

 

 （填選項字母）．
A．增加C（s）的量 B．減小容器體積 C．加入催化劑
⑤20?30min、40?50min時體系的溫度分別為T₁和T₂則T₁

 

T₂（填“＞“＜”或“=”），判斷的理由是

 

．

Answer 1

考點：用蓋斯定律進行有關反應熱的計算,化學平衡常數(shù)的含義,化學平衡的影響因素,物質的量或濃度隨時間的變化曲線

專題：化學反應中的能量變化,化學平衡專題

分析：（1）依據(jù)熱化學方程式和蓋斯定律構建目標方程式，再計算反應熱和書寫熱化學方程式；
（2）①由圖中數(shù)據(jù)分析，結合反應速率概念計算得到，v=

△c

△t

；
②根據(jù)圖中數(shù)據(jù)求出各時間段內的轉化率再比較大小；
③在20min時反應達到平衡，根據(jù)圖中平衡濃度，依據(jù)平衡常數(shù)的概念計算得到；
④根據(jù)圖中曲線的變化趨勢可知第10min時，反應速率增大，各物質的濃度沒有突變；
⑤已知該反應為放熱反應，根據(jù)溫度對平衡的影響分析．

解答： 解：（1）①CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ?mol^-1
②CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160kJ?mol^-1
③H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44.0kJ?mol^-1
依據(jù)蓋斯定律（①+②+③×4）÷2得到：CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-955 kJ?mol^-1，
故答案為：CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-955 kJ?mol^-1；
（2）①0min～10min以v（CO₂） 表示的反應速率=

0.2mol/L

10min

=0.02 mol?L^-1?min^-1，故答案為：0.02 mol?L^-1?min^-1；
②0-10min時NO₂的轉化率為a₁=

1.0-0.8

1.0

×100%=20%，10?20min時NO₂的轉化率為a₂=

0.8-0.4

0.8

×100%=50%，30?40min時NO₂的轉化率為a₃=

0.4-0.3

0.4

×100%=25%，所以a₁最小，
故答案為：a₁；20%；
③20-30min反應達到平衡狀態(tài)，2C（s）+2NO₂（g）?N₂（g）+2CO₂（g），各物質的平衡濃度為：c（CO₂）=0.6mol/L，c（N₂）=0.3mol/L；c（NO₂）=0.4mol/L，反應的平衡常數(shù)為：K=

c2(CO2)?c(N2)

c2(NO2)

=

0．62×0.3

0．42

=0.675，
故答案為：0.675；   
④圖中曲線的變化趨勢可知第10min時，反應速率增大，各物質的濃度沒有突變，說明容器的體積沒有變化，而增加C（s）的量對反應速率無影響，所以改變的條件是加入催化劑，
故答案為：C；
⑤20?30min與20?30min相比較，40?50min時生成物的濃度增大，則平衡正向移動，已知該反應為放熱反應，則40?50min時的溫度比20?30min時低，即T₁＞T₂，
故答案為：＞；此反應為放熱反應，降低溫度，平衡向正反應方向移動．

點評：本題考查了熱化學方程式和蓋斯定律的計算應用，化學平衡的影響因素分析化學平衡移動原理的應用，平衡常數(shù)計算判斷，轉化率的計算等，題目中涉及的計算的內容較多，題目綜合性較強，題目難度中等．