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(2011?順義區(qū)二模)甲烷是一種重要的基礎化工原料,不僅可制備多種重要有機產品,還可用于環(huán)境保護.請回答下列問題:(1)用甲烷催化還原氮的氧化物可消除氮氧化物的污染.已知:

反應過程(2)是
吸熱
吸熱
反應(填“放熱”或“吸熱”),甲烷還原NO2生成H2O(g)、N2和CO2時的熱化學方程式是
2CH4(g)+4NO2(g)=2CO2(g)+2N2(g)+4H2O(g)△H=-1734kJ/mol
2CH4(g)+4NO2(g)=2CO2(g)+2N2(g)+4H2O(g)△H=-1734kJ/mol

(2)工廠利用甲烷與氯氣的反應原理制取氯甲烷,為妥善處理氯甲烷生產企業(yè)的副產物CCl4,以減少其對臭氧層的破壞.化學家研究在催化條件下,通過下列反應:
CCl4(g)+H2(g)?CHCl3(g)+HCl(g),使CCl4轉化為重要的化工原料氯仿(CHCl3)(不考慮副反應).
在固定容積為2L的密閉容器中,該反應達到平衡后,測得如下數(shù)據:
實驗
序號
溫度℃ 初始n(CCl4
(mol)
初始n(H2
(mol)
平衡時n(CHCl3
(mol)
1 110 0.8 1.2
2 110 2 2 1
3 100 1 1 0.6
①此反應在110℃時平衡常數(shù)為
1
1
. ②實驗l中,CCl4的轉化率為
60%
60%

③判斷該反應的正反應是
放熱
放熱
(填“放熱”或“吸熱”),理由是
溫度為100℃時,K=2.25,大于110℃時的平衡常數(shù),所以該反應為放熱反應
溫度為100℃時,K=2.25,大于110℃時的平衡常數(shù),所以該反應為放熱反應

④為提高實驗3中CCl4的轉化率,可采取的措施是
e
e

a.使用高效催化劑              b.向容器中再投入1mol CCl4和1mol H2
c.溫度升高到200℃d.向容器中再投入1mol HCl       e.向容器中再投入1mol H2
分析:(1)根據反應物和生成物總能量的相對大小來判斷;根據反應過程(1)、反應過程(2)寫出對應的熱化學方程式,利用蓋斯定律來解;
(2)①先根據平衡三部曲計算出各物質的平衡濃度,再根據平衡常數(shù)的公式計算;
②先根據①的平衡常數(shù)利用平衡三部曲計算出各物質的平衡濃度,再根據轉化率的公式計算;
③根據不同溫度下的平衡常數(shù)來判斷;
④根據外界條件對化學平衡的影響來解答.
解答:解:(1)反應物總能量小于生成物總能量,所以反應吸熱,故答案為:吸熱;
反應過程(1)的熱化學方程式:CH4(g)+4NO2(g)=CO2(g)+4NO(g)+2H2O(g)△H=-574kJ/mol  ①,
反應過程(2)的熱化學方程式:CH4(g)+4NO(g)=CO2(g)+2N2(g)+2H2O(g)△H=-1160kJ/mol  ②,
 ①+②得:2CH4(g)+4NO2(g)=2CO2(g)+2N2(g)+4H2O(g)△H=-1734 kJ/mol,
故答案為:2CH4(g)+4NO2(g)=2CO2(g)+2N2(g)+4H2O(g)△H=-1734 kJ/mol;
(2)①CCl4(g)+H2(g)?CHCl3(g)+HCl(g),
起始(mol/L )     2        2        0         0
反應(mol/L )    1         1        1         1
平衡(mol/L)     1         1        1         1
則平衡常數(shù)為k=
1×1
1×1
=1,
故答案為:1;       
②CCl4(g)+H2(g)?CHCl3(g)+HCl(g),
起始(mol/L )  0.4        0.6         0         0
反應(mol/L )   a          a          a         a
平衡(mol/L) 0.4-a       0.6-a        a         a
則平衡常數(shù)為
a ×a 
(0.4-a)(0.6-a ) 
=1,所以a=0.24,則CCl4的轉化率為
0.24
0.4 
×100%=60%,故答案為:60%;     
③CCl4(g)+H2(g)?CHCl3(g)+HCl(g),
起始(mol/L )  0.5       0.5         0         0
反應(mol/L )  0.3       0.3         0.3       0.3
平衡(mol/L)   0.2       0.2         0.3       0.3
則平衡常數(shù)為
 0.3× 0.3
0.2×0.2
=2.25,
因溫度升高,平衡常數(shù)減小,說明化學平衡逆向移動;所以正反應放熱,
故答案為:放熱;溫度為1O0℃時,K=2.25,大于110℃時的平衡常數(shù),所以該反應為放熱反應;
④a.使用高效催化劑,平衡不移動,CCl4的轉化率不變,故a錯誤;
b.向容器中再投入1mol CCl4和1molH2,根據等效平衡,化學平衡不移動,CCl4的轉化率不變,故b錯誤;
c.溫度升高到200℃,平衡逆向移動,CCl4的轉化率減小,故c錯誤;
d.向容器中再投入1molHCl,平衡逆向移動,CCl4的轉化率減小,故d錯誤;
e.向容器中再投入1molH2,平衡正向移動,CCl4的轉化率增大,故e錯誤;
故選:e.
點評:本題主要考查了熱化學方程式、化學平衡常數(shù)、轉化率、化學平衡移動,難度不大.
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