Question

氮是地球上含量豐富的一種元素，氮及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活中有著重要作用。回答下列關(guān)于氮元素的有關(guān)問(wèn)題。

（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） ；⊿H=" -574" kJ·mol^－1

②CH₄（g） +4NO（g） =2N₂（g） + CO₂（g） + 2H₂O（g）；⊿H=" -1160" kJ·mol^－1

③H₂O（g） = H₂O（l） ； △H= -44．0 kJ·mol^－1

寫出CH₄（g）與NO₂（g）反應(yīng)生成N₂（g）、CO₂（g）和H₂O（1）的熱化學(xué)方程式                          ，該反應(yīng)的熵變⊿S     0（填“＞”、“＜”、“="”" ）。

（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） 。某研究小組向某密閉的真空容器（假設(shè)容器體積不變，固體試樣體積忽略不計(jì)）中加入NO和足量的活性炭，恒溫（T₁℃）條件下反應(yīng)，反應(yīng)進(jìn)行到不同時(shí)間測(cè)得各物質(zhì)的濃度如右表：

①10min~20min以V（CO₂） 表示的反應(yīng)速率為              。

②該反應(yīng)的平衡常數(shù)的表達(dá)式為：K=         ，根據(jù)表中數(shù)據(jù)，計(jì)算T₁℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)為   　　   （保留兩位小數(shù)）。

③下列各項(xiàng)能作為判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡的是    （填序號(hào)字母）。

a．容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變　　      b．2V（NO）_（正）= V（N₂）_（逆）

c．容器內(nèi)CO₂的體積分?jǐn)?shù)不變     d．混合氣體的密度保持不變

④30min后，改變某一條件，反應(yīng)重新達(dá)到平衡，則改變的條件可能是              。

⑤一定溫度下，隨著NO的起始濃度增大，則NO的平衡轉(zhuǎn)化率        （填“增大”、“不變”或“減小”） 。

 

Answer 1

【答案】

（13分）（1）①CH₄（g）+2NO₂（g） =N₂（g） + CO₂（g） +2H₂O（l）；⊿H=" -955" kJ·mol^－1（2分），＜（1分）

（2 ） ① 0．009 mol·L^－1·min^－1（1分，沒(méi)寫單位不得分）

②K＝，　（1分）　K=0．56 （2分）

③c、d  （2分,寫對(duì)一個(gè)得1分，多些、錯(cuò)寫不給分）

④減小 CO₂的濃度   （2分）   ⑤不變     （2分）

【解析】

試題分析：（1）根據(jù)蓋斯定律可知，（①＋②－③×4）÷2即得到CH₄（g）+2NO₂（g） =N₂（g） + CO₂（g） +2H₂O（l），所以該反應(yīng)的反應(yīng)熱△H＝（－574 kJ/mol－1160 kJ/mol＋44．0 kJ/mol×4）÷2＝－955 kJ/mol。根據(jù)反應(yīng)式可知，該反應(yīng)是體積減小的可逆反應(yīng)，所以該反應(yīng)的熵變⊿S＜0。

（2）①10min～20min內(nèi)，CO₂的濃度增加了0.30mol/L－0.21mol/L＝0.09mol/L，所以以V（CO₂）表示的反應(yīng)速率為0.09mol/L÷10min＝0.009mol/(L·min)。

②反應(yīng)進(jìn)行到40min時(shí)，各種物質(zhì)的濃度不再發(fā)生變化，說(shuō)明反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，則該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝＝。

③在一定條件下，當(dāng)可逆反應(yīng)的正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等時(shí)（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(xiàng)c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(qiáng)始終是不變的，則a不能說(shuō)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(jì)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(guò)程中容積始終是不變的，但質(zhì)量是變化的，d正確，答案選cd。

④根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，NO和CO₂的濃度減少，氮?dú)獾臐舛仍黾�，這說(shuō)明改變的條件是減小 CO₂的濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)。

⑤由于反應(yīng)前后體積不變，且反應(yīng)物只有NO一種氣體，所以一定溫度下，隨著NO的起始濃度增大，但平衡不移動(dòng)，則NO的平衡轉(zhuǎn)化率不變。

考點(diǎn)：考查反應(yīng)熱的計(jì)算、平衡常數(shù)的判斷和計(jì)算、平衡狀態(tài)的判斷以及外界條件對(duì)平衡狀態(tài)的影響

點(diǎn)評(píng)：該題是高考中的常見題型，屬于中等難度的試題。試題綜合性強(qiáng)，難度較大，側(cè)重對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)。試題在注重基礎(chǔ)知識(shí)鞏固，側(cè)重對(duì)學(xué)生解題方法的指導(dǎo)與訓(xùn)練。有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性，提高學(xué)生的應(yīng)試能力和效率。