【題目】201410月初,霧霾天氣多次肆虐河北、天津、北京等地區(qū)。其中,燃煤和汽車尾氣是造成空氣污染的原因之一。

1)汽車尾氣凈化的主要原理為:2NO(g) + 2CO(g) 2CO2(g)+ N2(g)△H0

①該反應的平衡常數(shù)表達式_______________________________________。

若該反應在絕熱、恒容的密閉體系中進行,下列示意圖正確且能說明反應在進行到t1時刻達到平衡狀態(tài)的是____________________________________(填代號)。

2)直接排放煤燃燒產(chǎn)生的煙氣會引起嚴重的環(huán)境問題。煤燃燒產(chǎn)生的煙氣含氮的氧化物,用CH4催化還原NOx可以消除氮氧化物的污染。

已知:CH4(g)+2NO2(g)N2(g)CO2(g)+2H2O(g) △H=-867 kJ/mol

2NO2(g)N2O4(g) △H=-56.9 kJ/mol

H2O(g) H2O(l) ΔH = -44.0 kJmol

寫出CH4催化還原N2O4(g)生成N2H2O(l)的熱化學方程式______________________。

3在一定條件下也可以用NH3處理NOx。已知NONH3發(fā)生反應生成N2H2O,現(xiàn)有NONH3的混合物1mol,充分反應后得到的還原產(chǎn)物比氧化產(chǎn)物多1.4 g,則原反應混合物中NO的物質(zhì)的量可能是_____________。

4)以甲烷為原料制取氫氣是工業(yè)上常用的制氫方法。則2 molCH4與足量H2Og)反應最多可生成_______mol H2,寫出該反應的化學方程式_______________________。

5上述方法制得的H2可以和CO在一定條件下合成甲醇和二甲醚(CH3OCH3)及許多烴類物質(zhì)。當兩者以物質(zhì)的量1:1催化反應,其原子利用率達100%,合成的物質(zhì)可能是______________________。

a.汽油 b.甲醇 c.甲醛 d.乙酸

【答案】 K bd CH4(g)+N2O4(g)N2(g) +2H2O(l) + CO2(g) H—898.1kJ/mol 0.3mol0.8mol 8 mol CH4g+2 H2Og)= CO2g+4H2g c

【解析】試題分析:(1化學平衡常數(shù)是在一定條件下,當可逆反應達到平衡狀態(tài)時,生成物濃度的冪之積和反應物濃度的冪之積的比值,因此根據(jù)反應式2NO(g) + 2CO(g)2CO2(g)+ N2(g)可知,該反應的平衡常數(shù)表達式K。

②a、到達平衡后正、逆速率相等,不再變化,t1時刻V最大,之后隨反應進行速率發(fā)生變化,未到達平衡,故a錯誤;b、該反應正反應為放熱反應,隨反應進行溫度升高,化學平衡常數(shù)減小,到達平衡后,溫度為定值,達最高,平衡常數(shù)不變,為最小,圖象與實際符合,故b正確;c、t1時刻后二氧化碳、NO的物質(zhì)的量發(fā)生變化,t1時刻未到達平衡狀態(tài),故c錯誤;d、隨著反應的進行,NO的質(zhì)量分數(shù)逐漸減小。t1時刻NO的質(zhì)量分數(shù)為定值,不再發(fā)生變化,說明反應處于平衡狀態(tài),故d正確,答案選bd。

2)根據(jù)反應①CH4(g)+2NO2(g)N2(g)CO2(g)+2H2O(g) △H=-867 kJ/mol、

②2NO2(g)N2O4(g) △H=-56.9 kJ/mol、③H2O(g) H2O(l) △H = -44.0 kJmol并依據(jù)蓋斯定律可知,③×2即得到反應CH4(g)+N2O4(g)N2(g) +2H2O(g) + CO2(l) ,所以該反應的反應熱△H=-867 kJ/mol56.9 kJ/mol44.0 kJmol×2—898.1kJ/mol。

3)氨氣與NO反應的化學方程式為6NO4NH3=5N26H2O,其中氨氣是還原劑,NO是氧化劑,則氮氣既是氧化產(chǎn)物,也是還原產(chǎn)物,還原產(chǎn)物比氧化產(chǎn)物多1mol,質(zhì)量是28g,則

6NO4NH3=5N26H2O 還原產(chǎn)物比氧化產(chǎn)物多

6mol 4mol 28g

0.3mol 0.2mol 1.4g

所以如果NO過量,則原反應混合物中NO的物質(zhì)的量是1.0mol0.2mol0.8mol

如果氨氣過量,則原反應混合物中NO的物質(zhì)的量是0.3mol

4CH4與足量H2Og)反應要產(chǎn)生最多的氫氣,則為生成物應該是氫氣和CO2,反應的化學方程式為CH4g+2 H2Og)= CO2g+4H2g),.所以2mol甲烷與足量水蒸氣反應最多生成8mol氫氣。

5)當H2CO以物質(zhì)的量1:1催化反應,其原子利用率達100%時,根據(jù)原子守恒可知生成物的化學式應該是CH2O,該物質(zhì)是甲醛,答案選c。

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