Question

【題目】近年來“霧霾”污染日益嚴重，原因之一是機動車尾氣中含有NO、NO2、CO等氣體，火力發電廠釋放出大量的NOx、SO2和CO2等氣體也是其原因，現在對其中的一些氣體進行了一定的研究：
（1）用 CH4催化還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/mol
②CH4（g）+4NO（g）═2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣1160 kJ/mol
③H2O（g）═H2O（l）△H=﹣44.0 kJ/mol
寫出CH4（g）與NO2（g）反應生成N2（g）、CO2（g）和H2O（l）的熱化學方程式： ．
（2）用活性炭還原法可以處理氮氧化物．某研究小組向某密閉容器加入一定量的活性炭和NO，發生反應C（s）+2NO（g）N2（g）+CO2（g）△H=akJmol﹣1 ．
在T1℃時，反應進行到不同時間測得各物質的濃度如表：

	0	10	20	30	40	50
NO	1.00	0.58	0.40	0.40	0.48	0.48
N2	0	0.21	0.30	0.30	0.36	0.36
CO2	0	0.21	0.30	0.30	0.36	0.36

①根據圖表數據分析T1℃時，該反應在0﹣20min的平均反應速率V（NO）=；計算該反應的平衡常數K=；
②30min后，只改變某一條件，根據上表中的數據判斷改變的條件可能是（填字母編號）．
A．通人一定量的CO2 B．加入合適的催化劑 C．適當縮小容器的體積
D．通人一定量的NO E．加入一定量的活性炭
③若50min后升高溫度至T2℃，達到平衡時，容器中NO、N2、CO2的濃度之比為2：1：1，則達到新平衡時NO的轉化率（填“升高”或“降低”），a 0（填“＞”或“＜”）．

Answer 1

【答案】
（1）2CH4（g）+4NO2（g）═2N2（g）+2CO2（g）+4H2O（l）△H=﹣1910kJ/mol
（2）0.042mol?L﹣1?min﹣1,BE,降低,＜
【解析】解：（1）由反應：①CH4（g）+4NO2（g）═4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣574 kJ/mol

②CH4（g）+4NO（g）═2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣1160 kJ/mol

③H2O（g）═H2O（l）△H=﹣44.0 kJ/mol，由蓋斯定律可知：2CH4（g）+4NO2（g）═2N2（g）+2CO2（g）+4H2O（l）△H=①+②+4×③=﹣574﹣1160﹣4×44=﹣1910kJ/mol，
所以答案是：2CH4（g）+4NO2（g）═2N2（g）+2CO2（g）+4H2O（l）△H=﹣1910kJ/mol；
（2）①0～10min內，NO的平均反應速率v（NO）= =0.042molL﹣1min﹣1；

C（s）+2NO（g）N2（g）+CO2（g），平衡濃度c（N2）=0.3mol/L；c（CO2）=0.3mol/L；c（NO）=0.4mol/L；反應的平衡常數K= = = ；

所以答案是：0.042molL﹣1min﹣1， ；

②30min后，只改變某一條件，反應重新達到平衡，C（s）+2NO（g）N2（g）+CO2（g），依據圖表數據分析，平衡狀態物質濃度增大，依據平衡常數計算K= = = ，平衡常數隨溫度變化，平衡常數不變說明改變的條件一定不是溫度；依據數據分析，氮氣濃度增大，二氧化碳和一氧化氮濃度增大，反應前后氣體體積不變，所以可能是減小溶液體積后加入一定量一氧化氮；

A、通人一定量的CO2，新平衡狀態下物質平衡濃度增大，故正確；

B、加入合適的催化劑，催化劑只改變化學反應速率，不改變化學平衡，故錯誤；

C、適當縮小容器的體積，反應前后體積不變，平衡狀態物質濃度增大，故正確；

D、通入一定量的NO，新平衡狀態下物質平衡濃度增大，故正確；

E、加入一定量的活性炭，碳是固體對平衡無影響，平衡不動，故錯誤；

所以答案是：BE；

③若50min后升高溫度至T2℃，達到平衡時，容器中NO、N2、CO2的濃度之比從為2：1：1，氮氣和二氧化碳難度之比始終為1：1，所以2：1＞4：3，說明平衡向逆反應方向移動，達到新平衡時NO的轉化率降低，說明逆反應是吸熱反應，則正反應是放熱反應，所以答案是：降低；＜．
【考點精析】根據題目的已知條件，利用化學平衡狀態本質及特征和化學平衡的計算的相關知識可以得到問題的答案，需要掌握化學平衡狀態的特征：“等”即 V正=V逆>0；“動”即是動態平衡，平衡時反應仍在進行；“定”即反應混合物中各組分百分含量不變；“變”即條件改變，平衡被打破，并在新的條件下建立新的化學平衡；與途徑無關，外界條件不變，可逆反應無論是從正反應開始，還是從逆反應開始，都可建立同一平衡狀態（等效）；反應物轉化率=轉化濃度÷起始濃度×100%=轉化物質的量÷起始物質的量×100%；產品的產率=實際生成產物的物質的量÷理論上可得到產物的物質的量×100%．