Question

9．CH₄（g）+2NO₂（g）?N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H=-867kJ•mol^-1．該反應(yīng)可用于消除氮氧化物的污染．在130℃和180℃時，分別將0.50molCH₄和a molNO₂充入1L的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)，測得有關(guān)數(shù)據(jù)如下表：

實驗編號	溫度		0	10	20	40	50
1	130℃	n（CH4）/mol	0.50	0.35	0.25	0.10	0.10
2	180℃	n（CH4）/mol	0.50	0.30	0.18		0.15

（1）開展實驗1和實驗2的目的是研究溫度對該化學(xué)平衡的影響．
（2）180℃時，反應(yīng)到40min，體系是（填“是”或“否”）達到平衡狀態(tài)，理由是溫度升高，反應(yīng)加快，對比實驗1，高溫下比低溫下更快達到平衡狀態(tài)．可確定40min時反應(yīng)已經(jīng)達平衡狀態(tài)；CH₄的平衡轉(zhuǎn)化率為70%．
（3）已知130℃時該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)為6.4，試計算a的值．（寫出計算過程）
（4）一定條件下，反應(yīng)時間t與轉(zhuǎn)化率μ（NO₂）的關(guān)系如圖所示，請在圖象中畫出180℃時，壓強為P₂（設(shè)壓強P₂＞P₁）的變化曲線，并做必要的標(biāo)注．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗1、2的不同點確定實驗?zāi)康模?br />（2）根據(jù)溫度對反應(yīng)速率的影響判斷，轉(zhuǎn)化率=反應(yīng)的甲烷的量與總的甲烷的量的比；
（3）根據(jù)平衡常數(shù)定義可知，平衡常數(shù)等于生成物濃度系數(shù)次冪之積除以反應(yīng)物濃度系數(shù)次冪之積，據(jù)此計算a；
（4）根據(jù)溫度、壓強對反應(yīng)速率、到達平衡的時間、二氧化氮的轉(zhuǎn)化率的影響分析．

解答 解：（1）實驗中只有溫度不同，所以實驗?zāi)康氖牵貉芯繙囟葘υ摶瘜W(xué)平衡的影響，故答案為：研究溫度對該化學(xué)平衡的影響；
（2）對比實驗1知，40時該反應(yīng)已經(jīng)達到平衡狀態(tài)，溫度越高，反應(yīng)速率越大，反應(yīng)到達平衡的時間越短，所以40時實驗2已經(jīng)達到平衡狀態(tài)，甲烷的轉(zhuǎn)化率=$\frac{（0.5-0.15）mol}{0.5mol}$=70%，
故答案為：是；溫度升高，反應(yīng)加快，對比實驗1，高溫下比低溫下更快達到平衡狀態(tài)．可確定40min時反應(yīng)已經(jīng)達平衡狀態(tài)；70%；
（3）設(shè)二氧化氮的物質(zhì)的量為a，
            CH₄（g）+2NO₂（g）?N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）
C₀（mol/L）：0.5       a        0       0          0
△C（mol/L）：0.40     0.80     0.40    0.40        0.80
C_平（mol/L）：0.10     a-0.80   0.40    0.40        0.80         
則：$\frac{0.40×0.40×（0.80）{\;}^{2}}{0.10×（a-0.80）}$，a=1.2
答：a的值為1.2；                                                       
（4）相同溫度下，壓強越大反應(yīng)速率越大，反應(yīng)到達平衡的時間越短，但二氧化氮的轉(zhuǎn)化率越小，相同壓強下，溫度越高反應(yīng)速率越大，反應(yīng)到達平衡的時間越短，二氧化氮的轉(zhuǎn)化率越小，所以其圖象為，
答：圖象為．

點評 本題考查化學(xué)平衡的判斷、外界條件對反應(yīng)速率及化學(xué)平衡的影響、蓋斯定律等知識點，根據(jù)方程式的特點判斷平衡移動方向，難度不大．