Question

（2013?深圳一模）CH₄（g）+2NO₂（g）?N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H=-867kJ?mol^-1．該反應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的密閉容器中發生反應，測得有關數據如下表：

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

研究溫度對該化學平衡的影響

．
（2）180℃時，反應到40min，體系

是

（填“是”或“否”）達到平衡狀態，理由是

溫度升高，反應加快，對比實驗1，高溫下比低溫下更快達到平衡狀態．可確定40min時反應已經達平衡狀態

；CH₄的平衡轉化率為

70%

．
（3）已知130℃時該反應的化學平衡常數為6.4，試計算a的值．（寫出計算過程）
（4）一定條件下，反應時間t與轉化率μ（NO₂）的關系如圖所示，請在圖象中畫出180℃時，壓強為P₂（設壓強P₂＞P₁）的變化曲線，并做必要的標注．
（5）根據已知求算：△H2=

-1160KJ/mol

．
CH₄（g）+4NO₂（g）?4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H1=-574kJ?mol^-1
CH₄（g）+4NO（g?2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H2．

Answer 1

分析：（1）根據實驗1、2的不同點確定實驗目的；
（2）根據溫度對反應速率的影響判斷，轉化率=反應的甲烷的量與總的甲烷的量的比；
（3）根據平衡常數計算a；
（4）根據溫度、壓強對反應速率、到達平衡的時間、二氧化氮的轉化率的影響分析；
（5）利用蓋斯定律計算．

解答：解：（1）實驗中只有溫度不同，所以實驗目的是：研究溫度對該化學平衡的影響，故答案為：研究溫度對該化學平衡的影響；
（2）對比實驗1知，40時該反應已經達到平衡狀態，溫度越高，反應速率越大，反應到達平衡的時間越短，所以40時實驗2已經達到平衡狀態，甲烷的轉化率=

(0.5-0.15)mol

0.5mol

×100%=70%，
故答案為：是；溫度升高，反應加快，對比實驗1，高溫下比低溫下更快達到平衡狀態．可確定40min時反應已經達平衡狀態；70%；
（3）設二氧化氮的物質的量為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：

0.40×0.40×(0.80)2

0.10×(a-0.80)

=6.4，a=1.2
答：a的值為1.2；                                                       
（4）相同溫度下，壓強越大反應速率越大，反應到達平衡的時間越短，但二氧化氮的轉化率越小，相同壓強下，溫度越高反應速率越大，反應到達平衡的時間越短，二氧化氮的轉化率越小，所以其圖象為，故答案為：；
（5）CH₄（g）+4NO₂（g）?4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H1=-574kJ?mol^-1   ①
CH₄（g）+2NO₂（g）?N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H=-867kJ?mol^-1 ②
將方程式②×2-①得CH₄（g）+4NO（g?2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H₂=（-867kJ?mol^-1）×2-（-574kJ?mol^-1）=-1160KJ/mol，
故答案為：-1160KJ/mol．

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