Question

【题目】氮氧化物能形成酸雨和光化学烟雾，严重污染环境。燃煤和机动车尾气是氮氧化物的主要来源。现在对其中的一些气体进行了一定的研究：

（1）用CH4催化还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·moll

②CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H= 1160 kJ·moll

写出CH4(g)与NO2(g)反应生成N2(g)、CO2(g)和H2O(g)的热化学方程式______________________________________________________。

（2）在汽车尾气排气管口采用催化剂将NO和CO转化成无污染气体。T℃时，将等物质的量的NO和CO充入容积为2 L的密闭容器中，保持温度和体积不变，在一定条件下发生反应，反应过程中NO的物质的量随时间变化如图所示。

①写出该反应的化学方程式______________________________________。

②10 min内该反应的速率v(CO)=__________________；T℃时，该化学反应的平衡常数K=_______。

③若该反应△H＜0，在恒容的密闭容器中，反应达平衡后，改变某一条件，下列示意图正确的是____________。（填序号）

④一定温度下，在恒容密闭容器中充入一定量NO和CO进行该反应，下列选项能判断反应已达到化学平衡状态的是____________。

a.容器中压强不再变化 b.CO2的浓度不再变化

c.2v正(NO)=v逆(N2) d.气体的密度不再变化

Answer 1

【答案】 CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+ CO2(g)+2H2O(g) △H=867 kJ·moll 2NO+2CON2+2CO2 0.010 mol·Ll·minl K=5 bc ab

【解析】(1)由①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-574kJmol-1，②CH4(g)+4NO(g) =2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-1160kJmol-1，根据盖斯定律， ×(①+②)可得：CH4(g)+2NO2(g) =N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=×(-574kJmol-1-1160kJmol-1)=-867kJmol-1，故答案为：CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+ CO2(g)+2H2O(g) △H=867 kJ·moll；

(2)①将NO和CO转化成无污染气体参与大气循环，则产生的无污染的气体为N2和CO2，根据图像分析，反应为可逆反应，NO并未完全反应，则该反应的化学方程式为：2NO+2CON2+2CO2，故答案为：2NO+2CON2+2CO2；

②10min时，NO的物质的量变化为△n(NO)=0.4mol-0.2mol=0.2mol，容器体积为V=2L，根据化学反应平均速率的公式v(NO)= ==0.01mol/(Lmin)，T℃时，反应达到平衡时，容器中各组分的浓度为c(NO)= =0.1mol/L，c(CO)= 0.1mol/L，c(N2)= =0.05mol/L，c(CO2)= =0.1mol/L，则该化学反应的平衡常数K===5L/mol，故答案为：0.005mol/(Lmin)；5L/mol；

③2NO+2CON2+2CO2 △H＜0。a．随着温度升高，反应为放热反应，则化学平衡向逆反应方向移动，平衡常数随温度的升高而减小，故a错误；b．增加N2物质的量，化学平衡向逆反应方向移动，NO的转化率降低，故b正确；c．平衡常数只随温度的改变而改变，改变NO的量不改变化学平衡常数，故c正确；d．随着温度升高，反应为放热反应，则化学平衡向逆反应方向移动，CO的转化率降低，故d错误；故答案为：bc；

④a．反应为气体子数发生变化的反应，即随着反应进行，压强发生变化，当容器中压强不再变化时，可以判断化学反应是否达到平衡，故a选；b．CO2为生成物，当CO2的浓度不再改变时，可判断化学反应是否达到平衡，故b选；c.2v正(NO)=v逆(N2)，化学反应速率之比应为v正(NO)=2v逆(N2)，故c不选；d．气体密度为ρ＝，反应前后质量守恒，气体质量m不变，体积为恒容容器，V不变，则化学反应达到平衡前后，气体密度始终不变，不可以判断化学反应是否达到平衡，故d不选；故答案为：ab。