Question

【題目】近年來“霧霾”污染日益嚴重，原因之一是機動車尾氣中含有NO、NO2、CO等氣體，火力發(fā)電廠釋放出大量的NOx、SO2和CO2等氣體也是其原因，現(xiàn)在對其中的一些氣體進行了一定的研究：
（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
②CH4（g）+4NO（g）═2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣1160 kJ/mol
③H2O（g）═H2O（l）△H=﹣44.0 kJ/mol
寫出CH4（g）與NO2（g）反應生成N2（g）、CO2（g）和H2O（l）的熱化學方程式： ．
（2）用活性炭還原法可以處理氮氧化物．某研究小組向某密閉容器加入一定量的活性炭和NO，發(fā)生反應C（s）+2NO（g）N2（g）+CO2（g）△H=akJmol﹣1 ．
在T1℃時，反應進行到不同時間測得各物質的濃度如表：

	0	10	20	30	40	50
NO	1.00	0.58	0.40	0.40	0.48	0.48
N2	0	0.21	0.30	0.30	0.36	0.36
CO2	0	0.21	0.30	0.30	0.36	0.36

①根據(jù)圖表數(shù)據(jù)分析T1℃時，該反應在0﹣20min的平均反應速率V（NO）=；計算該反應的平衡常數(shù)K=；
②30min后，只改變某一條件，根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)判斷改變的條件可能是（填字母編號）．
A．通人一定量的CO2 B．加入合適的催化劑 C．適當縮小容器的體積
D．通人一定量的NO E．加入一定量的活性炭
③若50min后升高溫度至T2℃，達到平衡時，容器中NO、N2、CO2的濃度之比為2：1：1，則達到新平衡時NO的轉化率（填“升高”或“降低”），a 0（填“＞”或“＜”）．

Answer 1

【答案】
（1）2CH4（g）+4NO2（g）═2N2（g）+2CO2（g）+4H2O（l）△H=﹣1910kJ/mol
（2）0.042mol?L﹣1?min﹣1,BE,降低,＜
【解析】解：（1）由反應：①CH4（g）+4NO2（g）═4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣574 kJ/mol

②CH4（g）+4NO（g）═2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣1160 kJ/mol

③H2O（g）═H2O（l）△H=﹣44.0 kJ/mol，由蓋斯定律可知：2CH4（g）+4NO2（g）═2N2（g）+2CO2（g）+4H2O（l）△H=①+②+4×③=﹣574﹣1160﹣4×44=﹣1910kJ/mol，
所以答案是：2CH4（g）+4NO2（g）═2N2（g）+2CO2（g）+4H2O（l）△H=﹣1910kJ/mol；
（2）①0～10min內(nèi)，NO的平均反應速率v（NO）= =0.042molL﹣1min﹣1；

C（s）+2NO（g）N2（g）+CO2（g），平衡濃度c（N2）=0.3mol/L；c（CO2）=0.3mol/L；c（NO）=0.4mol/L；反應的平衡常數(shù)K= = = ；

所以答案是：0.042molL﹣1min﹣1， ；

②30min后，只改變某一條件，反應重新達到平衡，C（s）+2NO（g）N2（g）+CO2（g），依據(jù)圖表數(shù)據(jù)分析，平衡狀態(tài)物質濃度增大，依據(jù)平衡常數(shù)計算K= = = ，平衡常數(shù)隨溫度變化，平衡常數(shù)不變說明改變的條件一定不是溫度；依據(jù)數(shù)據(jù)分析，氮氣濃度增大，二氧化碳和一氧化氮濃度增大，反應前后氣體體積不變，所以可能是減小溶液體積后加入一定量一氧化氮；

A、通人一定量的CO2，新平衡狀態(tài)下物質平衡濃度增大，故正確；

B、加入合適的催化劑，催化劑只改變化學反應速率，不改變化學平衡，故錯誤；

C、適當縮小容器的體積，反應前后體積不變，平衡狀態(tài)物質濃度增大，故正確；

D、通入一定量的NO，新平衡狀態(tài)下物質平衡濃度增大，故正確；

E、加入一定量的活性炭，碳是固體對平衡無影響，平衡不動，故錯誤；

所以答案是：BE；

③若50min后升高溫度至T2℃，達到平衡時，容器中NO、N2、CO2的濃度之比從為2：1：1，氮氣和二氧化碳難度之比始終為1：1，所以2：1＞4：3，說明平衡向逆反應方向移動，達到新平衡時NO的轉化率降低，說明逆反應是吸熱反應，則正反應是放熱反應，所以答案是：降低；＜．
【考點精析】根據(jù)題目的已知條件，利用化學平衡狀態(tài)本質及特征和化學平衡的計算的相關知識可以得到問題的答案，需要掌握化學平衡狀態(tài)的特征：“等”即 V正=V逆>0；“動”即是動態(tài)平衡，平衡時反應仍在進行；“定”即反應混合物中各組分百分含量不變；“變”即條件改變，平衡被打破，并在新的條件下建立新的化學平衡；與途徑無關，外界條件不變，可逆反應無論是從正反應開始，還是從逆反應開始，都可建立同一平衡狀態(tài)（等效）；反應物轉化率=轉化濃度÷起始濃度×100%=轉化物質的量÷起始物質的量×100%；產(chǎn)品的產(chǎn)率=實際生成產(chǎn)物的物質的量÷理論上可得到產(chǎn)物的物質的量×100%．