Question

【題目】環境中氮氧化物的合理控制和治理是減少霧霾天氣、優化生存環境的有效途徑之一．請運用化學反應原理知識，回答下列問題：．
（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（1）△H1=﹣662kJmol﹣1
②CH4 （g）+4NO（g）═2N2 （g）+CO2 （g）+2H2O（1）△H2=﹣1251kJmol﹣1
據此，寫出CH4將NO2還原為N2的熱化學方程式：
（2）用活性炭還原法也可處理氮氧化物．有關反應為：C（s）+2NO（g）N2 （g）+CO2 （g）某研究小組向一個容積（3L）恒定的真空密閉容器中加人0.3mol NO和足量的活性炭與催化劑（固體試樣的體積忽略不計），在恒溫（T1℃）條件下發生反應，經10min反應達到平衡，測得N2的物質的量為0.09mol． ①0min～10min內以v（NO）表示的平均化學反應速率為 ．
②下列各項能判斷該反應達到平衡狀態的是 ．
A．容器內壓強保持不變
B．速率關系：2v（NO）（正）=v （N2）（逆）
C．容器內CO2的體積分數不變
D．混合氣體的密度保持不變
③在相同條件下，若在容器中放人生石灰，則NO的平衡轉化率（填“增大”、“不變”或“減小”）．

Answer 1

【答案】
（1）CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+2H2O（l）△H=﹣956.5KJ/mol
（2）CD ；0.006mol/（L?min）；增大
【解析】解：（1）①CH4 （g）+4NO2 （g）═4NO（g）+CO2 （g）+2H2O（1）△H1=﹣662kJmol﹣1

②CH4 （g）+4NO（g）═2N2 （g）+CO2 （g）+2H2O（1）△H2=﹣1251kJmol﹣1

據蓋斯定律①+②得到CH4將NO2還原為N2的熱化學方程式為：CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+2H2O（l）△H=﹣956.5KJ/mol；

所以答案是：CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+2H2O（l）△H=﹣956.5KJ/mol；（2）

	C（s）+	2NO（g）	N2 （g）+	CO2 （g）
起始（mol）		0.3	0	0
轉化（mol）		0.18	0.09	0.09
平衡（mol）		0.12	0.09	0.09

①0min～10min內以v（NO）表示的平均化學反應速率= =0.006mol/（Lmin），所以答案是：0.006mol/（Lmin）；

②反應是氣體體積不變的反應，

A．反應前后氣體物質的量不變，壓強不變，容器內壓強保持不變不能說明反應達到平衡狀態，故A錯誤；

B．速率關系：若v（NO）（正）=2v （N2）（逆），證明氮氣的正逆反應速率相同，證明達到平衡狀態，但2v（NO）（正）=v （N2）（逆）不能說明反應達到平衡狀態，故B錯誤；

C．容器內CO2的體積分數不變是平衡的標志，故C正確；

D．反應前后氣體體積不變，氣體質量分數變化，若混合氣體的密度保持不變，能證明反應達到平衡狀態，故D正確；

所以答案是：CD；

③在相同條件下，若在容器中放人生石灰，CaO+CO2=CaCO3，平衡正向進行，一氧化氮轉化率增大，則NO的平衡轉化率增大，所以答案是：增大．

【考點精析】根據題目的已知條件，利用化學平衡狀態的判斷和化學平衡的計算的相關知識可以得到問題的答案，需要掌握狀態判斷：①v(B耗)=v(B生)②v(C耗):v(D生)=x : y③c(C)、C%、n(C)%等不變④若A、B、C、D為氣體，且m+n≠x+y，壓強恒定⑤體系顏色不變⑥單位時間內某物質內化學鍵的斷裂量等于形成量⑦體系平均式量恒定（m+n ≠ x+y）等；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%．