Question

【题目】工业上产生的氮氧化物可用天然气来处理．
（1）Ⅰ．已知：CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）△H1
N2（g）+2O2（g）=2NO2（g）△H2
H2O（l）=H2O（g）△H3
CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△ H=（用△ H1、△ H2、△ H3）
（2）Ⅱ．在温度为T1℃和T2℃时，分别将0.50molCH4和1.2molNO2充入体积固定的2L密闭容器中，发生上述可逆反应，测得不同时刻的n（CH4）数据如下表：

温度	时间/min n/mol	0	10	20	40	50
T1℃	n（CH4）	0.50	0.35	0.25	0.10	0.10
T2℃	n（CH4）	0.50	0.30	0.18	0.15	0.15

①分析上表中数据，下列说法正确的是
A．T1℃ 前10min，V（NO2）=0.03mol/（Lmin）
B．T1℃ 反应达化学平衡状态时，CH4的转化率为80%
C．T2℃ 反应在40min时处于平衡状态
D．T1＞T2
②反应的平衡常数K（T1） K（T2），△H0，理由是 ．
③T1℃时反应的平衡常数K为 ．
④反应在T1℃下进行，50min时，向平衡后的容器中再通入0.10molCH4和0.40molNO2 ， 在下图中画出恒温，重新达到平衡过程中n（CH4）随时间变化的曲线（只要求画出n（CH4）的变化趋势，不需要准确画出再次平衡后n（CH4） ．
（3）Ⅲ．NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料电池，其原理见下图．该电池在使用过程中石墨Ⅰ电极上生成氧化物Y，其电极反应式为 ．

Answer 1

【答案】
（1）△ H1﹣△ H2+2△ H3
（2）BC；＞；＜；由表中数据可知，T2时反应速率较大，所以T1＜T2；升高温度平衡逆向移动，可知K（T1）＞K（T2），所以正反应放热；3.2；
（3）NO2﹣e﹣+NO3﹣=N2O5
【解析】解：Ⅰ．已知：①CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）△H1②N2（g）+2O2（g）=2NO2（g）△H2③H2O（l）=H2O（g）△H3根据盖斯定律，①﹣②+③×2可得：CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g），则△H=△H1﹣△H2+2△H3 ，
所以答案是：△H1﹣△H2+2△H3；Ⅱ（1）A．前10min内v（CH4）= =0.0075mol/（L．min），速率之比等于化学计量数之比，则v（NO2）=2v（CH4）=0.015mol/（L．min），故A错误；B．T1℃时，40min反应处于化学平衡状态，可知参加反应甲烷为0.5mol﹣0.1mol=0.4mol，CH4的转化率为 ×100%=80%，故B正确；C．T2℃时，反应在40min、50min时甲烷均为0.15mol，则40min处于平衡状态，故C正确；D．前10min内T2℃时参加反应的甲烷越多，反应速率快，故温度T1＜T2 ， 故D错误，
故选：BC；（2）前10min内，温度T2℃时参加反应的甲烷更多，故温度T2＞T1 ， 而平衡时温度T2℃时甲烷的物质的量更大，说明升高温度平衡向逆反应移动，正反应为放热反应，故平衡常数：K（T1）＞K（T2），△H＜0，所以答案是：＞；＜；由表中数据可知，T2时反应速率较大，所以T1＜T2；升高温度平衡逆向移动，可知K（T1）＞K（T2），所以正反应放热；（3）T1℃时，平衡时甲烷为0.1mol，则：
CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）
开始（mol）：0.5 1.2 0 0 0
转化（mol）：0.4 0.8 0.4 0.4 0.8
平衡（mol）：0.1 0.4 0.4 0.4 0.8
则平衡常数K= = =3.2，所以答案是：3.2；（4）反应在T1℃下进行，50min时，向平衡后的容器中再通入0.10molCH4和0.40molNO2 ， 瞬间甲烷的物质的量变为0.2mol，而后平衡向正反应方向移动，甲烷的物质的量减小，但到达新平衡时甲烷的物质的量大于0.1mol，重新达到平衡过程中n（CH4）随时间变化的曲线的变化趋势： ，所以答案是： ；
Ⅲ．NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料电池，该电池在使用过程中石墨Ⅰ电极上生成氧化物Y，Y为五氧化二氮，石墨I上是二氧化氮失去电子，与硝酸根离子反应生成五氧化二氮，石墨II上是氧气获得电子，与五氧化二氮获反应生成硝酸根，石墨I上电极反应式为：NO2﹣e﹣+NO3﹣=N2O5 ， 所以答案是：NO2﹣e﹣+NO3﹣=N2O5 ．
【考点精析】利用化学平衡的计算对题目进行判断即可得到答案，需要熟知反应物转化率=转化浓度÷起始浓度×100%=转化物质的量÷起始物质的量×100%；产品的产率=实际生成产物的物质的量÷理论上可得到产物的物质的量×100%．