Question

中國氣象局的數據顯示，2013年全國平均霧霾天數為52年來之最．形成霧霾的主要成份為：生產生活中排放的廢氣、汽車尾氣及揚塵等．
（1）用CH₄可以消除汽車尾氣中氮氧化物的污染．
已知：CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（1）△H=-955kJ/mol
2NO₂（g）═N₂O₄（g）△H=-56.9kJ/mol
寫出CH₄催化還原N₂O₄（g）生成N₂和H₂O（l）的熱化學方程式

 

．
（2）己知：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-4lkJ/mol，某溫度下，向容積為2L的密閉容器中充入2.0molCO（g）和2.0mol H₂O（g），在2min時達到平衡，測得放出了32.8kJ熱量，則2min內用H₂表示的平均反應速率為

 

．由此可知在該溫度下反應CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）的化學平衡常數為

 

．相同條件下，向同一密閉容器中充入1.0mol CO₂和1.0molH₂反應達到平衡后，吸收的熱量為

 

kJ．

Answer 1

考點：用蓋斯定律進行有關反應熱的計算,化學平衡的計算

專題：化學反應中的能量變化,化學平衡專題

分析：（1）現(xiàn)根據題意寫出化學方程式，再根據“加減法”求算此反應的焓變；
（2）反應放出的熱量與反應物消耗的物質的量成正比，由此可求得各組分的物質的量的變化及平衡時的濃度，代入化學反應速率公式和平衡常數表達式即可求出，反應吸收的熱量由“等效平衡”原理求算．

解答： 解：（1）首先對已知兩個熱化學方程式編號：①CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-955kJ?mol^-1
②2NO₂（g）═N₂O₄（g）△H=-56.9kJ?mol^-1，
所求熱化學方程式為③CH₄（g）+N₂O₄（g）=N₂（g）+2H₂O（l）+CO₂（g）△H，利用“加減法”可知③=①-②，
所以△H=（-955kJ?mol^-1 ）-（-56.9kJ?mol^-1）=-898.1 kJ?mol^-1，
故答案為：CH₄（g）+N₂O₄（g）=N₂（g）+2H₂O（l）+CO₂（g）△H=-898.1 kJ?mol^-1；
（2）反應達到平衡時△n（CO）=1mol×

32.8

41

=0.8mol，由此可求得各組分的數據如下所示：
     CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
開始：2mol   2mol        0        0
變化：0.8mol 0.8mol      0.8mol   0.8mol
平衡：1.2mol  1.2mol     0.8mol   0.8mol
平衡濃度：0.6mol/L 0.6mol/L  0.4mol/L  0.4mol/L
所以v（H₂）=

0.4mol/L

2min

=0.2mol/（L?min）；此反應的平衡常數K=

c(CO2)?c(H2)

c(CO)?c(H2O)

=

0.4mol/L×0.4mol/L

0.6mol/L×0.6mol/L

=

4

9

，
恒溫恒容條件下，向同一密閉容器中充入1.0mol CO₂和1.0mol H₂反應所達到的平衡與充入1.0mol CO和1.0mol H₂O反應所達到的平衡為等效平衡，前者達到平衡時吸收的熱量與后者達到平衡所放出的熱量之和等于41kJ，所以前者達到平衡時吸收的熱量等于41kJ-

1

2

×32.8kJ=24.6kJ，
故答案為：0.2mol?L^-1?min^-1；

4

9

；24.6．

點評：本題考查全面，熱化學方程式書寫要掌握好“加減法”求焓變的方法，書寫時注意物質的狀態(tài)和計算結果的準確性，對于化學反應速率和平衡常數的計算注意利用“三段法”理清各組分的量的大�。�