Question

【题目】雾霾中含有多种污染物，其中有氮氧化物（NOx）、CO、SO2等，给人类健康带来了严重影响，化学在解决雾霾污染中发挥了重要作用。

（1）煤燃烧产生的烟气中含有氮的氧化物，用CH4催化还原消除污染。请写出CH4与NO2反应的化学方程式_____________。

（2）汽车尾气中CO、NO2气体在一定条件下可以发生反应：

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

则反应的CO(g)+NO2(g)CO2(g)+NO(g) △H=_____kJ·mol-1

（3）氮硫的氧化物间存在如下转化SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g)；实验测得平衡常数 与温度的关系如下图所示。回答下列问题：

①该反应正反应的活化能___（填“＞”或“＜”）逆反应的活化能。

②反应速率v=V正-V逆=k正xSO2·xNO2-k逆xSO3·xNO，k正、k逆分别为正、逆向反应速率常数，x为物质的量分数，T℃时，k正_____k逆（填“＞”、“＜”或“=”）。

③T℃时，在体积为2L的容器中加入1molSO2(g)、1molNO2(g)，5min时测得xSO3=0.2，此时平衡向___（填“正”或“逆”）反应方向移动，=___（保留2位小数）。

（4）已知：2NO(g)=N2(g)+O2(g) ΔH=－180.6kJ/mol，在某表面催化剂的作用下，NO可以分解生成N2、O2，其反应机理可简化为：

第一步：2NO →N2O2 快

第二步：N2O2 →N2+O2 慢

下列表述正确的是____（填标号)。

A．所有化合反应都是放热反应

B．N2O2是该反应的的中间产物

C．加入合适的催化剂可以减小反应热ΔH，加快反应速率

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催化还原NO2会生成无污染的氮气与二氧化碳；

（2）依据盖斯定律作答；

（3）①根据图像结合平衡常数随温度的变化规律得出反应的热效应，反应热=正反应的活化能-逆反应的活化能，据此分析；

②T℃时K正=K逆，反应的平衡常数K=；

③依据三段式，结合浓度商与平衡常数的大小关系作答，再根据上述公式先求出各物质的体积分数再作答；

（4）A. 放热反应跟是否是化合反应无关；

B. 反应生成后又被消耗的物质属于中间产物；

C.催化剂不会改变反应热；

D.化学反应由慢反应决定，活化能越小，反应速率越快。

（1）CH4与NO2反应的化学方程式为CH4+2NO2=CO2+N2+2H2O；

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

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

盖斯定律计算(反应II反应I)×得到反应CO(g)+NO2(g)CO2(g)+NO(g) △H = 226.6 kJ/mol，故答案为：226.6；

（3）①K正随温度的增加而减小，K逆随温度的增加而增大，则说明该反应正反应方向为放热反应，△H<0，则正反应的活化能<逆反应的活化能；

②SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g)是气体分子数不变的反应，化学平衡常数K== =1，所以k正=k逆；

③T℃时，K=1，在体积为2L的容器中加入1molSO2(g)、1molNO2(g)，5min时测得xSO3=0.2，则,此时xSO3=0.2，则=0.2，解得x=0.2，则浓度商Qc=<1，则平衡向正方向移动，v正=k正xSO2·xNO2，v逆=k逆xSO3·xNO，则=，故答案为：正；2.25；

（4）A. 不是所有的化合反应都是放热反应，如C和CO2化合生成CO的反应为吸热反应，A项错误；

B. 反应生成后又被消耗的物质属于中间产物，N2O2是该反应的的中间产物，B项正确；

C. 加入合适的催化剂可以加快化学反应速率，但不能改变反应热，C项错误；

D. 第一步反应为快反应，第二步的反应为慢反应，快反应的的活化能较低，D项正确；答案选BD。