Question

【題目】2018年春節(jié)，京津冀及周邊區(qū)域遭遇“跨年”霧霾，二氧化硫、氮氧化物以及可吸入顆粒物這三項是霧霾主要組成，消除氮氧化物污染是研究方向之一。

（1）用CH4催化還原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。已知：

① H2O(g)＝H2O(l) ΔH＝－A kJ·mol-1

② 2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)＝CH4(g)＋4NO(g) ΔH＝+B kJ·mol-1

③ CH4(g)＋4NO2(g)＝4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－C kJ·mol-1

請寫出CH4(g)與NO2(g)反應(yīng)生成N2(g)、CO2(g)和H2O(l)的熱化學(xué)方程式________。

（2）用活性炭還原法處理氮氧化物。有關(guān)反應(yīng)為：C(s)＋2NO(g)N2(g)＋CO2(g)。某研究小組向恒容密閉容器加入一定量的活性炭和NO，恒溫（T0C)條件下反應(yīng)。下列說法能作為判斷該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)標(biāo)志的是_____________。

A．活性炭的質(zhì)量 B．v正(N2)＝2v逆(NO)

C．容器內(nèi)壓強保持不變 D．容器內(nèi)混合氣體的密度保持不變

E．容器內(nèi)混合氣體的平均相對分子質(zhì)量保持不變 F．容器內(nèi)CO2的濃度保持不變

Answer 1

【答案】 CH4(g)＋2NO2(g)＝N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－（4A+B+C）/2kJ·mol-1 ADEF

【解析】（1）根據(jù)蓋斯定律計算反應(yīng)熱，然后書寫熱化學(xué)方程式；

（2）在一定條件下，當(dāng)可逆反應(yīng)的正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等時（但不為0），反應(yīng)體系中各種物質(zhì)的濃度或含量不再發(fā)生變化的狀態(tài)，稱為化學(xué)平衡狀態(tài)，據(jù)此判斷。

（1）已知：

① H2O(g)＝H2O(l) ΔH＝－A kJ·mol-1

② 2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)＝CH4(g)＋4NO(g) ΔH＝+B kJ·mol-1

③ CH4(g)＋4NO2(g)＝4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－C kJ·mol-1

根據(jù)蓋斯定律可知（③－②+①×4）/2即得到CH4(g)與NO2(g)反應(yīng)生成N2(g)、CO2(g)和H2O(l)的熱化學(xué)方程式為CH4(g)＋2NO2(g)＝N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－（4A+B+C）/2 kJ·mol-1；

（2）A．活性炭的質(zhì)量說明正逆反應(yīng)速率相等，達(dá)到平衡狀態(tài)，A正確；B．v正(N2)＝2v逆(NO)不滿足反應(yīng)速率之比是化學(xué)計量數(shù)之比，反應(yīng)沒有達(dá)到平衡狀態(tài)，B錯誤；C．反應(yīng)前后體積，壓強始終不變，則容器內(nèi)壓強保持不變不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，C錯誤；D．密度是混合氣的質(zhì)量和容器容積的比值，在反應(yīng)過程中容積始終是不變的，但質(zhì)量是變化的，則容器內(nèi)混合氣體的密度保持不變說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，D正確；E．混合氣的平均相對分子質(zhì)量是混合氣的質(zhì)量和混合氣的總的物質(zhì)的量的比值，物質(zhì)的量不變，但質(zhì)量是變化的，所以容器內(nèi)混合氣體的平均相對分子質(zhì)量保持不變說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，E正確；F．容器內(nèi)CO2的濃度保持不變說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，F正確。答案選ADEF。