Question

【題目】進入冬季北方開始供暖后，霧霾天氣愈發嚴重，各地PM2.5、PM10經�！氨�表”．引發霧霾天氣的污染物中，最為常見的是機動車尾氣中的氮氧化物和燃煤產生的煙氣．
（1）已知反應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）隨時間變化情況．
下列說法能說明透光率不再發生改變的有 ．
a．氣體顏色不再改變 b．△H不再改變
c．v正（N2O4）=2v逆（NO2） d．N2O4的轉化率不再改變
（2）用NH3催化還原NOx可以消除氮氧化物的污染．如圖，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化率），反應原理為：NO（g）+NO2（g）+2NH3（g）2N2（g）+3H2O（g）．

①該反應的△S0（填“＞”、“=”或“＜”）．
②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）用CH4催化還原NOx也可以消除氮氧化物的污染．
已知：CH4（g）的燃燒熱為890kJ/mol，蒸發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）的熱化學方程式： ．
（4）在溫度為T1℃和T2℃時，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的物質的量隨時間變化數據如下表：

時間/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，0～20min內，v（CH4）= ．
②T1T2（填“＞”或“＜”，下空同）；判斷理由是 ．
③T1℃時，反應CH4（g）+2NO2（g）N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）平衡常數K=
④溫度為T2℃時，達平衡后，再向容器中加入0.5mol CH4和1.2mol NO2 ， 達新平衡時CH4的轉化率將 （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
（4）0.0125mol/（L．s）；＜；升高溫度，NO2的物質的量增大，平衡逆向移動，正反應為放熱反應；6.4；減小
【解析】解：（1.）透光率不再發生改變，說明二氧化氮的濃度不變，反應到達平衡，
a．氣體顏色不再改變，說明二氧化氮濃度不變，透光率不再發生改變，故a正確；
b．焓變△H與是否到達平衡無關，與物質的聚集狀態與化學計量數有關，故b錯誤；
c．應是2v正（N2O4）=v逆（NO2）時，反應到達平衡，二氧化氮的濃度不變，故c錯誤；
d．N2O4的轉化率不再改變，反應到達平衡，二氧化氮的濃度不變，透光率不再發生改變，故d正確，
故選：ad；
（2.）①反應前氣體的化學計量數為4，反應后計量數之和為5，正反應是混亂度增加的反應，所以△S＞0，故答案為：＞；
②A．催化劑不會影響轉化率，只影響反應速率，所以第②種催化劑和第①種催化劑對轉化率沒有影響，故A錯誤；
B．該反應為體積增大的反應，增大壓強，平衡向著逆向移動，所以壓強對脫氮率有影響，故B錯誤；
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；故選C；
（3.）已知：CH4（g）的燃燒熱為890kJ/mol，熱化學方程式若為：①CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l），△H=﹣890KJ/mol，
蒸發1mol H2O（l）需要吸收44kJ熱量，熱化學方程式，②H2O（l）=H2O（g），△H=44KJ/mol
③CH4（g）+4NO（g）═2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣1114kJ/mol
④2NO（g）+O2（g）═2NO2（g）△H=﹣114kJ/mol
依據蓋斯定律計算，（①+②×2+③﹣④×2）× 得到CH4催化還原NO2（g）生成N2和H2O（g）的熱化學方程式：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；
（4.）①溫度為T1℃時，0～20min內v（NO2）= =0.025mol/（L．s），速率之比等于化學計量數之比，則v（CH4）= v（NO2）=0.0125mol/（L．s），故答案為：0.0125mol/（L．s）；②由表中數據可知，T2溫度反應速率較快，溫度越高，反應速率越快，故溫度T1＜T2 ， 溫度T2先到達平衡，而升高溫度，NO2的物質的量增大，說明平衡逆向移動，故正反應為放熱反應，則△H＜0，故答案為：＜；升高溫度，NO2的物質的量增大，平衡逆向移動，正反應為放熱反應；③溫度為T1℃時，40min到達平衡，平衡時二氧化氮物質的量為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K= = =6.4，故答案為：6.4；④溫度為T2℃時，達平衡后，再向容器中加入0.5mol CH4和1.2mol NO2 ， 等效再原平衡基礎上增大壓強，平衡逆向移動，達新平衡時CH4的轉化率將減小，故答案為：減��；
（1.）透光率不再發生改變，說明二氧化氮的濃度不變，反應到達平衡；
（2.）①熵是用描述混亂程度的，△S就是混亂程度的變化，根據反應前后氣體體積不會判斷熵變；②A、催化劑只影響反應速率，不會改變轉化率；B、根據反應原理可知，正反應是體積增大的反應，壓強影響脫氮率；C、根據圖象數據可知，催化劑①、②發揮增大催化效果的溫度分別為250℃和450℃；
（3.）寫出熱化學方程式，結合蓋斯定律計算得到所需熱化學方程式；
（4.）①根據v= 計算v（NO2），再利用速率之比等于化學計量數之比計算v（CH4）；②由表中數據可知，T2溫度反應速率較快，溫度越高，反應速率越快，先到達平衡，而升高溫度，NO2的物質的量增大，說明平衡逆向移動；③化學平衡常數是指：一定溫度下，可逆反應到達平衡時，生成物的濃度系數次冪之積與反應物的濃度系數次冪之積的比，固體、純液體不需要在化學平衡常數中寫出，溫度為T1℃時，40min到達平衡，計算平衡時各組分濃度，代入平衡常數表達式計算；④溫度為T2℃時，達平衡后，再向容器中加入0.5mol CH4和1.2mol NO2 ， 等效再原平衡基礎上增大壓強，平衡逆向移動；