Question

【题目】氮氧化物是造成雾霾天气的主要原因之一。消除氮氧化物有多种方法。

（1）可利用甲烷催化还原氮氧化物。已知：

CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-574kJ·mol-1

CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-867kJ·mol-1

则CH4(g)将NO(g)还原为N2(g)的热化学方程式是____。

（2）汽车内燃机工作时发生的反应为N2(g)+O2(g)2NO(g)，生成的NO是汽车尾气的主要污染物。T℃时，向5L恒容密闭容器中充入6.5molN2和7.5molO2，在5min时反应达到平衡状态，此时容器中NO的物质的量5mol(不考虑后续反应)。则5min内该反应的平均速率v(NO)=_____；在T℃时，该反应的平衡常数K=_____。

（3）汽车尾气中也含有CO，已知CO能发生可逆反应：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH=-41kJ·mol-1。

①向某容器中充入1.0molH2O(g)和1.0molCO(g)，在一定条件下发生上述反应。混合气体中CO的物质的量(mol)与时间关系如下表所示：

	0	5min	10min	15min	20min	25min
Ⅰ(800℃)	1.0	0.80	0.70	0.65	0.50	0.50
Ⅱ(800℃)	1.0	0.70	0.60	0.50	0.50	0.50

相对实验Ⅰ，实验Ⅱ改变的条件可能是_____。

②若开始时向绝热容器中投入一定量二氧化碳、氢气，在一定条件下发生上述可逆反应。下列图像正确且能说明可逆反应已达到平衡状态的是_____(填字母)。

A. B. C. D.

（4）利用ClO2氧化氮氧化物反应过程如下：NONO2N2

反应Ⅰ的产物中还有两种强酸生成，其中硝酸与NO2的物质的量相等，则其化学方程式是___。若有标准状况下11.2LN2生成，共消耗ClO2___g。

Answer 1

【答案】CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH=-1160kJ·mol-1 0.2mol·L-1·min-1 1.25 增大压强(或加入催化剂) A 2NO+ClO2+H2O=NO2+HNO3+HCl 67.5

【解析】

（1）反应①：CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH=-574kJ·mol-1，

反应②：CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH=-867kJ·mol-1，

将②×2-①可得CH4(g)将NO(g)还原为N2(g)的热化学方程式：CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=[(-867)×2-(-574)] kJ·mol-1=-1160kJ·mol-1；

（2）由题可列出三段式为：

5min内该反应的平均速率v(NO)==0.2 mol·L-1·min-1；平衡常数；

（3）①由表格数据变化可知，在实验II反应中速率较快，最终平衡时CO的量一致，因此实验II该变的条件为加快化学反应速率但不该变平衡的条件，该反应为气体等体积反应，增加压强或者加入催化剂可达到该目的；

② A．该反应正向为放热反应，当加入CO2、H2后，反应逆向进行，其过程为吸热过程，因反应是在绝热体系中进行，因此随着反应的进行，体系内温度降低，当温度不再发生变化时，可说明反应达到平衡状态，故A符合题意；

B．该反应中H2随着反应的进行，其浓度将逐渐降低，故B不符合题意；

C．焓变与反应进行程度无关，因此无法根据焓变数据判断反应是否达到平衡状态，故C不符合题意；

D．该反应中所有物质均为气体物质，气体总质量不变，随着反应的进行，气体的物质的量不变，气体平均摩尔质量不变，因此无法根据气体平均摩尔质量判断反应是否达到平衡状态，故D不符合题意；

故答案为：A；

（4）由题可知，NO与ClO2反应，生成物为HNO3、NO、HCl，根据元素守恒可知反应物中含有水，根据氧化还原反应得失电子守恒以及原子守恒可知反应I的反应方程式为：2NO+ClO2+H2O=NO2+HNO3+HCl；反应II为：2NO2+4Na2SO3=N2+4Na2SO4，标况下有11.2LN2(即0.5mol)生成，会消耗1molNO2，每生成1molNO2，会消耗ClO2的质量为：1mol×67.5g/mol=67.5g。