Question

氮是地球上含量豐富的一種元素，氮及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活中有著重要作用�；卮鹣铝嘘P于氮元素的有關問題。
（1）用CH₄催化還原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。已知：
①CH₄（g）+4NO₂（g） =4NO（g） + CO₂（g） +2H₂O（g） ；⊿H=" -574" kJ·mol^－1
②CH₄（g） +4NO（g） =2N₂（g） + CO₂（g） + 2H₂O（g）；⊿H=" -1160" kJ·mol^－1
③H₂O（g） = H₂O（l） ； △H= -44．0 kJ·mol^－1
寫出CH₄（g）與NO₂（g）反應生成N₂（g）、CO₂（g）和H₂O（1）的熱化學方程式                          ，該反應的熵變⊿S     0（填“＞”、“＜”、“="”" ）。
（2）用活性炭還原法處理氮氧化物。有關反應為：C（s）+2NO（g）N₂（g）+CO₂（g） 。某研究小組向某密閉的真空容器（假設容器體積不變，固體試樣體積忽略不計）中加入NO和足量的活性炭，恒溫（T₁℃）條件下反應，反應進行到不同時間測得各物質(zhì)的濃度如右表：

①10min~20min以V（CO₂） 表示的反應速率為              。
②該反應的平衡常數(shù)的表達式為：K=         ，根據(jù)表中數(shù)據(jù)，計算T₁℃時該反應的平衡常數(shù)為   　　   （保留兩位小數(shù)）。
③下列各項能作為判斷該反應達到平衡的是    （填序號字母）。
a．容器內(nèi)壓強保持不變　　                  b．2V（NO）_（正）= V（N₂）_（逆）
c．容器內(nèi)CO₂的體積分數(shù)不變                 d．混合氣體的密度保持不變
④30min后，改變某一條件，反應重新達到平衡，則改變的條件可能是              。
⑤一定溫度下，隨著NO的起始濃度增大，則NO的平衡轉化率        （填“增大”、“不變”或“減小”） 。

Answer 1

（13分）
（1）①CH₄（g）+2NO₂（g） =N₂（g） + CO₂（g） +2H₂O（l）；⊿H=" -955" kJ·mol^－1（2分），＜（1分）
（2 ） ① 0．009 mol·L^－1·min^－1（1分，沒寫單位不得分）
②K＝，�。�1分）　K=0．56 （2分）
③ c、d  （2分,寫對一個得1分，多些、錯寫不給分）
④減小 CO₂的濃度   （2分）
⑤不變     （2分）

解析試題分析：（1）觀察①②③熱力學方程，可知CH₄（g）與NO₂（g）反應生成N₂（g）、CO₂（g）和H₂O（1）的熱化學方程式可由<（①+②）/2>+2×③，即為
CH₄（g）+2NO₂（g） =N₂（g） + CO₂（g） +2H₂O（l）；⊿H=" -955" kJ·mol^－1
觀察此方程式，由3mol氣體生成2mol氣體和其他物質(zhì)，故熵減小了，即S<0
（2）①根據(jù)反應速率=（反應后的濃度—反應前的濃度）÷時間 即可得，注意單位要正確書寫。
②反應的平衡常數(shù)的表達式為生成物濃度的指數(shù)冪乘積比上反應物濃度的指數(shù)冪乘積，即為K＝
③該反應前后的氣體的物質(zhì)的量相等，故任何時候，反應的壓強不變；且速率之比應該是化學計量數(shù)之比，應該是V（NO）_（正）= 2V（N₂）_（逆）
④由表中的數(shù)據(jù)可以看到，在40min的時候，NO的濃度變小，說明反應向右進行，則N₂和CO₂增加，結果是只有N₂增加，而CO₂反而變小，只能說明是由于減小 CO₂的濃度造成反應向右進行，且向右進行使CO₂增加的量沒有比CO₂減小的量多。
⑤一定溫度下，化學平衡常數(shù)為定值，故轉化率是不變的。
考點：熱力學方程及化學平衡
點評：此題通過考核有關N元素的物質(zhì)，將熱力學方程的正確書寫、化學反應速率、平衡常數(shù)及影響化學反應平衡因素串通起來，綜合性較強，難度中等。