Question

【題目】進(jìn)入冬季北方開始供暖后，霧霾天氣愈發(fā)嚴(yán)重，各地PM2.5、PM10經(jīng)常“爆表”．引發(fā)霧霾天氣的污染物中，最為常見的是機(jī)動車尾氣中的氮氧化物和燃煤產(chǎn)生的煙氣．
（1）Ⅰ、已知反應(yīng)N2O4（g）2NO2（g）△H，隨溫度升高，混合氣體的顏色變深．將一定量N2O4氣體充入絕熱容器一段時(shí)間后，研究壓縮和拉伸活塞過程中混合氣體的氣體的透光率（氣體顏色越淺，透光率越大）隨時(shí)間變化情況．下列說法能說明透光率不再發(fā)生改變的有 ． a．氣體顏色不再改變 b．△H不再改變
c．v正（N2O4）=2v逆（NO2） d．N2O4的轉(zhuǎn)化率不再改變
（2）Ⅱ、用NH3催化還原NOx可以消除氮氧化物的污染．下圖，采用NH3作還原劑，煙氣以一定的流速通過兩種不同催化劑，測量逸出氣體中氮氧化物含量，從而確定煙氣脫氮率（注：脫氮率即氮氧化物轉(zhuǎn)化率），反應(yīng)原理為：NO（g）+NO2（g）+2NH3（g）2N2（g）+3H2O（g）．
a.該反應(yīng)的△S0（填“＞”、“=”或“＜”）．
b.以下說法正確的是 ．
A．第②種催化劑比第①種催化劑脫氮率高
B．相同條件下，改變壓強(qiáng)對脫氮率沒有影響
C．催化劑①、②分別適合于250℃和450℃左右脫氮
（3）Ⅲ、用CH4催化還原NOx也可以消除氮氧化物的污染．a(chǎn).已知：CH4（g）的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱為﹣890kJ/mol，蒸發(fā)1mol H2O（l）需要吸收44kJ熱量．
CH4（g）+4NO（g）═2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣1114kJ/mol
2NO（g）+O2（g）═2NO2（g）△H=﹣114kJ/mol
寫出CH4催化還原NO2（g）生成N2和H2O（g）的熱化學(xué)方程式： ．
b.在溫度為T1℃和T2℃時(shí)，分別將0.5mol CH4和1.2mol NO2充入體積為1L的密閉容器中，測得NO2的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化數(shù)據(jù)如下表：

時(shí)間/min 溫度/℃	0	10	20	40	50
T1	1.2	0.9	0.7	0.4	0.4
T2	1.2	0.8	0.56	…	0.5

①溫度為T1℃時(shí)，0～20min內(nèi)，v（CH4）= ．
②T1T2（填“＞”或“＜”，下空同）；判斷理由是 ．
③T1℃時(shí)，反應(yīng)CH4（g）+2NO2（g）N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）平衡常數(shù)K= ．
④溫度為T2℃時(shí)，達(dá)平衡后，再向容器中加入0.5mol CH4和1.2mol NO2 ， 達(dá)新平衡時(shí)CH4的轉(zhuǎn)化率將（填“增大”、“減小”或“不變”）．

Answer 1

【答案】
（1）ad
（2）＞；C
（3）CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣844kJ/mol；0.0125mol/（L．s）；＜；升高溫度，NO2的物質(zhì)的量增大，平衡逆向移動，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；6.4；減小
【解析】解：Ⅰ．透光率不再發(fā)生改變，說明二氧化氮的濃度不變，反應(yīng)到達(dá)平衡，a．氣體顏色不再改變，說明二氧化氮濃度不變，透光率不再發(fā)生改變，故a正確；b．焓變△H與是否到達(dá)平衡無關(guān)，與物質(zhì)的聚集狀態(tài)與化學(xué)計(jì)量數(shù)有關(guān)，故b錯(cuò)誤；c．應(yīng)是2v正（N2O4）=v逆（NO2）時(shí)，反應(yīng)到達(dá)平衡，二氧化氮的濃度不變，故c錯(cuò)誤；d．N2O4的轉(zhuǎn)化率不再改變，反應(yīng)到達(dá)平衡，二氧化氮的濃度不變，透光率不再發(fā)生改變，故d正確，故答案為：ad；
Ⅱ．a(chǎn).反應(yīng)前氣體的化學(xué)計(jì)量數(shù)為4，反應(yīng)后計(jì)量數(shù)之和為5，正反應(yīng)是混亂度增加的反應(yīng)，所以△S＞0；故答案為：＞；b.A．催化劑不會影響轉(zhuǎn)化率，只影響反應(yīng)速率，所以第②種催化劑和第①種催化劑對轉(zhuǎn)化率沒有影響，故A錯(cuò)誤；B．該反應(yīng)為體積增大的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，平衡向著逆向移動，所以壓強(qiáng)對脫氮率有影響，故B錯(cuò)誤；C．由圖象可知，催化劑①、②分別適合于250℃和450℃左右脫氮，其催化活性最好，故C正確；故答案為：C；
Ⅲ．a(chǎn).CH4（g）的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱為﹣890kJ/mol，熱化學(xué)方程式：①CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=﹣890KJ/mol，蒸發(fā)1mol H2O（l）需要吸收44kJ熱量，反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：②H2O（l）=H2O（g）△H=44KJ/mol，③CH4（g）+4NO（g）═2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣1114kJ/mol④2NO（g）+O2（g）═2NO2（g）△H=﹣114kJ/mol
依據(jù)蓋斯定律計(jì)算①+②×2+③﹣④×2CH4催化還原NO2（g）生成N2和H2O（g）的熱化學(xué)方程式CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣844kJ/mol，
故答案為：CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣844kJ/mol；
b.①溫度為T1℃時(shí)，0～20min內(nèi)v（NO2）= =0.025mol/（L．s），速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，則v（CH4）= v（NO2）=0.0125mol/（L．s），
故答案為：0.0125mol/（L．s）；②由表中數(shù)據(jù)可知，T2溫度反應(yīng)速率較快，溫度越高，反應(yīng)速率越快，故溫度T1＜T2 ， 溫度T2先到達(dá)平衡，而升高溫度，NO2的物質(zhì)的量增大，說明平衡逆向移動，故正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則△H＜0，故答案為：＜；升高溫度，NO2的物質(zhì)的量增大，平衡逆向移動，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；
③溫度為T1℃時(shí)，40min到達(dá)平衡，平衡時(shí)二氧化氮物質(zhì)的量為0.4mol，則：
CH4（g）+2NO2（g）N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）
起始量（mol）：0.5 1.2 0 0 0
變化量（mol）：0.4 0.8 0.4 0.4 0.8
平衡量（mol）：0.1 0.4 0.4 0.4 0.8
容器的體積為1L，則平衡常數(shù)K= = =6.4，
故答案為：6.4；④溫度為T2℃時(shí)，達(dá)平衡后，再向容器中加入0.5mol CH4和1.2mol NO2 ， 等效在原平衡基礎(chǔ)上增大壓強(qiáng)，平衡逆向移動，達(dá)新平衡時(shí)CH4的轉(zhuǎn)化率將減小，
故答案為：減�。�
Ⅰ．透光率不再發(fā)生改變，說明二氧化氮的濃度不變，反應(yīng)到達(dá)平衡；Ⅱ．a(chǎn).熵是用描述混亂程度的，△S就是混亂程度的變化，根據(jù)反應(yīng)前后氣體體積變化判斷熵變；b.A、催化劑只影響反應(yīng)速率，不會改變轉(zhuǎn)化率；B、根據(jù)反應(yīng)原理可知，正反應(yīng)是體積增大的反應(yīng)，壓強(qiáng)影響脫氮率；C、根據(jù)圖象數(shù)據(jù)可知，催化劑①、②發(fā)揮增大催化效果的溫度分別為250℃和450℃；
Ⅲ．a(chǎn).已知：CH4（g）的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱為﹣890kJ/mol，蒸發(fā)1mol H2O（l）需要吸收44kJ熱量．寫出熱化學(xué)方程式，結(jié)合蓋斯定律計(jì)算得到所需熱化學(xué)方程式；b.①根據(jù)v= 計(jì)算v（NO2），再利用速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比計(jì)算v（CH4）；②由表中數(shù)據(jù)可知，T2溫度反應(yīng)速率較快，溫度越高，反應(yīng)速率越快，先到達(dá)平衡，而升高溫度，NO2的物質(zhì)的量增大，說明平衡逆向移動；③化學(xué)平衡常數(shù)是指：一定溫度下，可逆反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí)，生成物的濃度系數(shù)次冪之積與反應(yīng)物的濃度系數(shù)次冪之積的比，固體、純液體不需要在化學(xué)平衡常數(shù)中寫出；溫度為T1℃時(shí)，40min到達(dá)平衡，計(jì)算平衡時(shí)各組分濃度，代入平衡常數(shù)表達(dá)式計(jì)算；④溫度為T2℃時(shí)，達(dá)平衡后，再向容器中加入0.5mol CH4和1.2mol NO2 ， 等效在原平衡基礎(chǔ)上增大壓強(qiáng)，平衡逆向移動．