Question

【題目】霧霾天氣肆虐給人類健康帶來了嚴重影響．燃煤和汽車尾氣是造成空氣污染的原因之一。

（1）汽車尾氣凈化的主要原理為：2NO（g）+2CO2CO2（g）+N2（g）△H＜0

①反應的速率-時間圖像如圖甲所示．若其他條件不變，僅在反應前加入合適的催化劑，其速率時間圖象如圖乙所示。以下說法正確的是___________（填對應字母）。

A． a1＞a2 B．b1＜b2 C．t1＞t2 D．圖乙中陰影部分面積更大E．圖甲中陰影部分面積更大

②若該反應在絕熱、恒容的密閉體系中進行，下列示意圖正確且能說明反應在進行到t1時刻達到平衡狀態的是_________（填代號）

（2）直接排放煤燃燒產生的煙氣會引起嚴重的環境問題．煤燃燒產生的煙氣含氮的氧化物，用CH4催化還原NOx可以消除氮氧化物的污染．

已知：CH4（g）+2NO2（g）N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣867kJ/mol

2NO2（g）N2O4（g）△H=﹣56.9kJ/mol

H2O（g）=H2O（l）△H=﹣44.0kJ/mol

寫出CH4催化還原N2O4（g）生成N2和H2O（l）的熱化學方程式：______________。

（3）CH4和H2O（g）在催化劑表面發生反應CH4+H2OCO+3H2，該反應在不同溫度下的化學平衡常數如表：

溫度/℃	800	1000	1200	1400
平衡常數	0.45	1.92	276.5	1771.5

①該反應是_________反應（填“吸熱”或“放熱”）。

②T℃時，向1L密閉容器中投入lmolCH4和lmolH2O（g），平衡時c（CH4）=0.5mol/L，該溫度下反應CH4+H2OCO+3H2的平衡常數K=______________。

Answer 1

【答案】BC BD CH4（g）+N2O4（g）═N2（g）+2H2O（l）+CO2（g）△H= 898.1 kJ·mol1 吸熱 6.75

【解析】

⑴①加了催化劑，反應速率增大，反應達到平衡所需時間縮短，陰影面積為反應物消耗的量。

②若該反應在絕熱、恒容的密閉體系中進行，A. 反應是放熱反應，達到平衡是正、逆反應速率相等，t1時刻正反應速率最大，之后隨著反應進行速率減小，說明未達到平衡；B. K平衡常數不變，說明容器內溫度一定，反應達到平衡；C. t1時刻CO、CO2質量還在發生改變，說明未達到平衡；D. NO的質量分數為定值，說明達到平衡。

⑵根據蓋斯定律，第一個方程式減去第二個方程式，再加上第三個方程式的2倍。

⑶①升高溫度，平衡常數增大，說明平衡正向移動。

②三段式建立關系，再根據平衡常數公式進行計算。

⑴①加了催化劑，反應速率增大，反應達到平衡所需時間短，陰影面積為反應物消耗的量，由于加催化劑，平衡不移動，因此反應物消耗的量不變，因此a2＞a1，b1＜b2，t1＞t2，兩圖中陰影部分面積相等，故BC正確。

②若該反應在絕熱、恒容的密閉體系中進行，A. 反應是放熱反應，達到平衡是正、逆反應速率相等，t1時刻正反應速率最大，之后隨著反應進行速率減小，說明未達到平衡，故A不符合題意；B.K平衡常數不變，說明容器內溫度一定，反應達到平衡，故B符合題意；C. t1時刻CO、CO2質量還在發生改變，說明未達到平衡，故C不符合題意；D. NO的質量分數為定值，說明達到平衡，故D符合題意；綜上所述，答案為BD。

⑵根據蓋斯定律，第一個方程式減去第二個方程式，再加上第三個方程式的2倍，得到CH4催化還原N2O4(g)生成N2和H2O(l)的熱化學方程式：CH4(g) + N2O4(g) = N2(g) + 2H2O(l) + CO2(g) △H= 898.1 kJ·mol1；故答案為：CH4(g) + N2O4(g) = N2(g) + 2H2O(l) + CO2(g) △H= 898.1 kJ·mol1。

⑶①升高溫度，平衡常數增大，說明平衡正向移動，正向為吸熱反應；故答案為：吸熱。

②T℃時，向1L密閉容器中投入lmolCH4和lmolH2O(g)，平衡時c(CH4)=0.5 molL1，則n(CH4)=0.5 mol，，該溫度下反應CH4+H2OCO+3H2的平衡常數；故答案為：6.75。