Question

【題目】十九大報告提出了“積極參與全球環境治理，落實減排承諾”。其中氮的化合物的處理和利用是環境科學研究的熱點。

（1）機動車排放的尾氣中主要污染物為NOx ，可用 CH4 催化還原 NOx 以消除其污染。298 K時，1.0 g CH4 (g)與足量的NO氣體完全反應生成N2、CO2和H2O(g)，放出72. 5 kJ的熱量。該反應的熱化學方程式為_______________。

（2）氮氧化物與懸浮大氣中的海鹽粒子相互作用會生成NOCl，涉及的相關反應有：

	熱化學方程式	平衡常數
①	2NO2(g)+NaCl(s)NaNO3(s)+NOCl(g) ΔH1	K1
②	4NO2(g)+2NaCl(s)2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g) ΔH2	K2
③	2NO(g)+Cl2(g)2NOCl(g) ΔH3	K3

ΔH1、ΔH2、ΔH3之間的關系為ΔH3＝___________；K1、K2、K3的關系為K3＝____________。

（3）對汽車加裝尾氣凈化裝置，可使汽車尾氣中含有的CO、NO2等有毒氣體轉化為無毒氣體：4CO(g)＋2NO2(g)4CO2(g)＋N2(g) ΔH＝-1200 kJ·mol-1。對于該反應，溫度不同（T2﹥T１），其他條件相同時，下列圖像正確的是________（填序號）。

（4）用活性炭還原法也可以處理氮氧化物。向某密閉容器中加入一定量的活性炭和NO，發生反應：C(s) +2NO(g)N2(g) + CO2(g) ΔH。在T1℃時，反應進行到不同時間測得各物質的濃度如下：

時間/min 濃度/mol·L-1	0	10	20	30	40	50
NO	1.0	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 T1℃時，該反應在0～20min的平均反應速率v(CO2)=__________________；該反應的平衡常數K= _____________；

②30min后，只改變某一條件，根據上表的數據判斷改變的條件可能是_______（填序號）；

A. 加入一定量的活性炭 B. 恒溫恒壓充入氬氣

C. 適當縮小容器的體積 D. 加入合適的催化劑

③若30min后升高溫度至T2℃，達到平衡時，容器中NO、N2、CO2的濃度之比為5:3:3，則和原平衡相比，NO的轉化率_____________（填“升高”或“降低”）,ΔH_______0（填“﹥”、“﹤”或“=”）。

Answer 1

【答案】 CH4(g)+4NO(g) === 2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-1160kJ·mol-1 2ΔH1-ΔH2 K12/K2 乙 0.015mol·L-1·min-1 0.56（或9/16） C 降低 ﹤

【解析】（1）本題考查熱化學反應方程式的書寫，CH4和NO反應的方程式為CH4＋4NO=CO2＋2H2O＋2N2，16gCH4反應放出的熱量為16×72.5kJ=1160kJ，即熱化學反應方程式為 CH4(g)+4NO(g) = 2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-1160kJ·mol－1；（2）本題考查蓋斯定律和化學平衡常數的表達式，根據③的反應，因此有①×2－②得出△H3=2△H1－△H2，①K1= ，②K2=，③K3=，因此有K3=K12/K2；（3）本題考查影響化學反應速率的因素和勒夏特列原理，甲：升高溫度，化學反應速率加快，即升高溫度，正逆反應速率都增大，故甲錯誤；乙：T2>T1，T2先達到平衡，正反應是放熱反應，升高溫度，平衡向逆反應方向移動，則NO2的轉化率降低，故乙正確；丙：升高溫度，平衡向逆反應方向移動，CO的體積分數增大，故丙錯誤；（4）本題考查化學反應速率的計算、化學平衡常數的計算、勒夏特列原理，①根據化學反應速率的數學表達式，v(CO2)=0.30/20mol/(L·min)=0.015mol/(L·min)，根據表格數據，在20min達到平衡，根據化學平衡常數的表達式K=9/16；②A、加入活性炭，活性炭為固體，對化學平衡移動無影響，故A錯誤；B、恒溫恒壓下，充入氬氣，容器的體積增大，組分的濃度降低，故B錯誤；C、適當縮小容器的體積，組分的濃度增大，故C正確；D、加入合適的催化劑，催化劑對化學平衡移動無影響，故D錯誤；③此時的化學平衡常數為9/25<9/16，因此升高溫度，NO的轉化率降低，正反應方向是放熱反應，即△H<0。