Question

【题目】二氧化氮在火箭燃料中可用作氧化剂，在亚硝基法生严流酸甲可用作催化剂，但直接将二氧化氮排放会造成环境污染。已知反应CH4(g) +2NO2(g)N2(g) +CO2(g) + 2H2O(g) ，起始时向体积为V的恒容密闭容器中通人2mol CH4和3mol NO2，测得CH4.、N2、H2O的物质的量浓度与时间的关系如图所示。

(1)容器体积V=_______L。

(2)图中表示H2O的物质的量浓度与时间关系的是曲线___________. (填“甲”“乙"或"丙")。

(3)0 ~5min内，用N2表示的化学反应速率为____________________mol·L-1·min-1。

(4)a、b、c三点中达到平衡的点是______。 达到平衡时， NO2的转化率是___________ (物质平衡转化=转化的物质的量/起始的物质的量×100%)。

(5)a点时，c(CO2) =__________mol·L-1(保留两位小数) ，n( CH4):n(NO2) =_________________。

Answer 1

【答案】2 甲 0.1 c 80% 或0.8 0.33 4:5

【解析】

依据图像，根据反应物、生成物反应前后物质的量变化之比等于物质的量之比确定甲、乙、丙三条曲线分别代表CH4.、N2、H2O中的哪种物质；依据单位时间内浓度的变化，计算出0 ~5min内，用N2表示的化学反应速率；达到平衡时的判断依据。

（1）起始时向体积为V的恒容密闭容器中通人2 mol CH4和3 mol NO2，测得CH4.、N2、H2O的物质的量浓度与时间的关系如图所示，CH4是反应物，即起始时的物质的量浓度为1.0mol·L-1，依据c=，得V===2L；

（2）由(1)可知，丙代表CH4，从开始到平衡时，甲代表的物质的物质的量浓度增加量：1.2mol·L-1，乙代表的物质的物质的量浓度增加量：0.6mol·L-1，故从开始到平衡时，甲代表的物质的物质的量浓度增加量：1.2mol·L-1×2L=2.4mol；故从开始到平衡时，乙代表的物质的物质的量浓度增加量：0.6mol·L-1×2L=1.2mol，根据反应物、生成物反应前后物质的量变化之比等于物质的量之比，故甲代表H2O的物质的量浓度与时间关系，乙代表N2的物质的量浓度与时间关系；

（3）乙代表N2的物质的量浓度与时间关系，0 ~5 min内，N2的物质的量浓度变化量为：0.5mol·L-1 - 0=0.5mol·L-1，v(N2)==0.1mol·L-1·min -1；

（4）当达到平衡时反应物、生成物的浓度不再随着时间的变化而变化，故a、b、c三点中达到平衡的点是c；达到平衡时，c(N2)=0.6mol·L-1，即从开始平衡，N2的物质的量增加了：0.6mol·L-1×2L=1.2mol，CH4(g) +2NO2(g)N2(g) +CO2(g) + 2H2O(g) ，依据方程式中反应物、生成物的物质的量的变化量之比等于化学计量数之比，即从开始到平衡，NO2的物质的量变化量为：1.2mol×2=2.4mol，故达到平衡时， NO2的转化率是 =80%；

（5）设a点时的浓度为xmol·L-1，CH4(g) +2NO2(g)N2(g) +CO2(g) + 2H2O(g) ，依据方程式中反应物、生成物的物质的量的变化量之比等于化学计量数之比，(1.0-x)：x=1:2，x=0.67，=0.67mol·L-1×2L=1.34mol，=1:2:1:1:2，a点时，=0.67mol，c(CO2) ==0.33mol·L-1；=0.67mol，=1.34mol，故a点时，n( CH4):n(NO2)=(2mol-0.67mol)：(3mol-1.34mol)=4:5。