Question

【題目】CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H＝-867 kJ/mol。該反應(yīng)可用于消除氮氧化物的污染。在130℃和180℃時，分別將0.50mo1CH4和a mol NO2充入1L的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)，測得有關(guān)數(shù)據(jù)如下表：

（1）開展實驗1和實驗2的目的是________________。

（2）180℃時，反應(yīng)到40min，體系_____（填“是”或“否”）達到平衡狀態(tài)，理由是______________；CH4的平衡轉(zhuǎn)化率為____________。

（3）已知130℃時該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)為6.4 ，試計算a的值。（寫出計算過程）

（4）一定條件下，反應(yīng)時間t與轉(zhuǎn)化率α( NO2）的關(guān)系如圖所示，請在圖像中畫出180℃時，壓強為P2（設(shè)壓強P2>P1）的變化曲線，并做必要的標注。

（5）根據(jù)已知求算：△H2=_________。

CH4(g)+4NO2(g)4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H1＝-574kJ/mol

CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H2

Answer 1

【答案】（1）探究溫度對反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的影響；（2）是；溫度升高反應(yīng)速率加快，高溫下比低溫下更快達到平衡狀態(tài)，對比實驗1可確定40min時反應(yīng)已經(jīng)達到平衡狀態(tài)；70%；（3）1.2；

（4）；

（5）-1160kJ/mol。

【解析】

試題分析：（1）實驗中只有溫度不同，所以實驗?zāi)康氖牵貉芯繙囟葘υ摶瘜W(xué)平衡的影響；（2）對比實驗1知，40 min時該反應(yīng)已經(jīng)達到平衡狀態(tài)，溫度越高，反應(yīng)速率越大，反應(yīng)到達平衡的時間越短，所以40 min時實驗2已經(jīng)達到平衡狀態(tài)，甲烷的轉(zhuǎn)化率=[(0.50.15)mol÷0.5mol]×100%=70%；（3）設(shè)二氧化氮的物質(zhì)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×(a0.80)]= 6.4，解得a=1.2mol。

（4）相同溫度下，壓強越大反應(yīng)速率越大，反應(yīng)到達平衡的時間越短，增大壓強，化學(xué)平衡向氣體體積減小的逆反應(yīng)方向移動，使二氧化氮的轉(zhuǎn)化率越小；相同壓強下，溫度越高反應(yīng)速率越大，反應(yīng)到達平衡的時間越短，二氧化氮的轉(zhuǎn)化率越小，所以反應(yīng)圖像可表示為：

；

（5）①CH4(g)+4NO2(g) 4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H1＝-574kJ/mol；

②CH4(g)+2NO2(g) N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H＝-867 kJ/mol；

將方程式②×2-①得CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)

△H2=(-867kJ/mol)×2-(-574kJ/mol)=-1160KJ/mol。