Question

【題目】進(jìn)入冬季北方開始供暖后，霧霾天氣愈發(fā)嚴(yán)重，各地PM2.5、PM10經(jīng)常“爆表”。引發(fā)霧霾天氣的污染物中，最為常見的是機(jī)動車尾氣中的氮氧化物和燃煤產(chǎn)生的煙氣。

I、用NH3催化還原NOx可以消除氮氧化物的污染。反應(yīng)原理為：NO(g)+NO2(g)+2NH3(g) 2N2(g)+3H2O(g)。

（1）該反應(yīng)的△S________0(填“>”、“=”或“<”)。

（2）II、已知反應(yīng)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(fā)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(zhuǎn)化率不再改變

（3）III、用CH4催化還原NOx也可以消除氮氧化物的污染。

已知：CH4(g)的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱為－890kJ/mol，蒸發(fā)1mol H2O(l)需要吸收44kJ熱量。

CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=﹣1114 kJ/mol

2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)△H=﹣114 kJ/mol

寫出CH4催化還原NO2(g)生成N2和H2O(g)的熱化學(xué)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(zhì)的量隨時間變化數(shù)據(jù)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(nèi)，v(CH4)=________。

②溫度為T2℃時，達(dá)平衡后，再向容器中加入0.5mol CH4和1.2mol NO2，達(dá)新平衡時CH4的轉(zhuǎn)化率將________(填“增大”、“減小”或“不變”)。

Answer 1

【答案】> ad CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-844kJ/mol 0.0125mol/(Lmin) 減小

【解析】

（1）由于反應(yīng)前后氣體分子數(shù)增大，因此ΔS>0；

（2）a、氣體顏色不再改變時，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，透光率不再改變，a符合題意；b、ΔH是表示反應(yīng)的熱效應(yīng)，只與物質(zhì)具有能量的相對大小有關(guān)，ΔH不變，不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，b不符合題意；c、根據(jù)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量系數(shù)之比可得，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時，2v正(N2O4)=v逆(NO2)，c不符合題意；d、當(dāng)N2O4的轉(zhuǎn)化率不再改變時，說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，此時透光率不再改變，d符合題意；故答案為ad；

（3）CH4(g)燃燒熱的熱化學(xué)方程式為： ①，

H2O(l)轉(zhuǎn)化為H2O(g)的熱化學(xué)方程式為：②；又已知：③，

④，

①+2×②+③-2×④，得到反應(yīng)：，相應(yīng)的，把方程式的系數(shù)和H都除以2，得到CH4催化還原NO2反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：。故答案為：。

（4）①由表格數(shù)據(jù)可知，0~20min內(nèi)，參與反應(yīng)的n(NO2)=0.5mol，根據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式可知，參與反應(yīng)的n(CH4)=0.25mol，則0~20min內(nèi)，用CH4表示的反應(yīng)速率；故答案為：0.0125mol/(Lmin)。

②達(dá)到平衡后，再充入0.5molCH4和1.2molNO2，由于溫度和容器的體積均不變，因此反應(yīng)體系的壓強(qiáng)增大，平衡逆向移動，因此CH4的轉(zhuǎn)化率減小，故答案為：減小。