Question

最近几年我国已加大对氮氧化物排放的控制力度．消除氮氧化物污染有多种方法．
（l）用CH₄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=-574KJ?mol^-1
②CH₄（g）+4NO₂（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160KJ?mol^-1
③H₂O（g）=2H₂O（l）△H=-44.0KJ?mol^-1
CH₄（g）与NO₂（g）反应生成N₂（g）、CO₂（g）和H₂O（l）的热化学方程式为

 

．
（2）用活性炭还原法也可处理氮氧化物．有关反应为：2C（s）+2NO₂（g）?N₂（g）+2CO₂（g）△H＜0起始时向密闭容器中充入一定量的C（s） 和N0₂（g），在不同条件下，测得各物质的浓度变化状况如图所示．

①0?10min内，以CO₂表示的平均反应速率v（CO₂）=

 

②0-10min，10?20min，30?40min三个阶段NO₂的转化率分别为a₁、a₂、a₃，其中最小的为

 

，其值是

 

③计算反应达到第一次平衡时的平衡常数K=

 

④第10min时，若只改变了影响反应的一个条件，则改变的条件为

 

 （填选项字母）．
A．增加C（s）的量 B．减小容器体积 C．加入催化剂
⑤20?30min、40?50min时体系的温度分别为T₁和T₂则T₁

 

T₂（填“＞“＜”或“=”），判断的理由是

 

．

Answer 1

考点：用盖斯定律进行有关反应热的计算,化学平衡常数的含义,化学平衡的影响因素,物质的量或浓度随时间的变化曲线

专题：化学反应中的能量变化,化学平衡专题

分析：（1）依据热化学方程式和盖斯定律构建目标方程式，再计算反应热和书写热化学方程式；
（2）①由图中数据分析，结合反应速率概念计算得到，v=

△c

△t

；
②根据图中数据求出各时间段内的转化率再比较大小；
③在20min时反应达到平衡，根据图中平衡浓度，依据平衡常数的概念计算得到；
④根据图中曲线的变化趋势可知第10min时，反应速率增大，各物质的浓度没有突变；
⑤已知该反应为放热反应，根据温度对平衡的影响分析．

解答： 解：（1）①CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ?mol^-1
②CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160kJ?mol^-1
③H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44.0kJ?mol^-1
依据盖斯定律（①+②+③×4）÷2得到：CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-955 kJ?mol^-1，
故答案为：CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-955 kJ?mol^-1；
（2）①0min～10min以v（CO₂） 表示的反应速率=

0.2mol/L

10min

=0.02 mol?L^-1?min^-1，故答案为：0.02 mol?L^-1?min^-1；
②0-10min时NO₂的转化率为a₁=

1.0-0.8

1.0

×100%=20%，10?20min时NO₂的转化率为a₂=

0.8-0.4

0.8

×100%=50%，30?40min时NO₂的转化率为a₃=

0.4-0.3

0.4

×100%=25%，所以a₁最小，
故答案为：a₁；20%；
③20-30min反应达到平衡状态，2C（s）+2NO₂（g）?N₂（g）+2CO₂（g），各物质的平衡浓度为：c（CO₂）=0.6mol/L，c（N₂）=0.3mol/L；c（NO₂）=0.4mol/L，反应的平衡常数为：K=

c2(CO2)?c(N2)

c2(NO2)

=

0．62×0.3

0．42

=0.675，
故答案为：0.675；   
④图中曲线的变化趋势可知第10min时，反应速率增大，各物质的浓度没有突变，说明容器的体积没有变化，而增加C（s）的量对反应速率无影响，所以改变的条件是加入催化剂，
故答案为：C；
⑤20?30min与20?30min相比较，40?50min时生成物的浓度增大，则平衡正向移动，已知该反应为放热反应，则40?50min时的温度比20?30min时低，即T₁＞T₂，
故答案为：＞；此反应为放热反应，降低温度，平衡向正反应方向移动．

点评：本题考查了热化学方程式和盖斯定律的计算应用，化学平衡的影响因素分析化学平衡移动原理的应用，平衡常数计算判断，转化率的计算等，题目中涉及的计算的内容较多，题目综合性较强，题目难度中等．