Question

2014年10月初，霧霾天氣多次肆虐河北、天津、北京等地區(qū)．其中，燃煤和汽車尾氣是造成空氣污染的原因之一．
（1）汽車尾氣凈化的主要原理為：2NO（g）+2CO（g）

催化劑

2CO₂（g）+N₂（g）．△H＜0
①該反應的平衡常數(shù)表達式

 

②若該反應在絕熱、恒容的密閉體系中進行，下列示意圖正確且能說明反應在進行到t₁時刻達到平衡狀態(tài)的是

 

 （填代號）．
（2）直接排放煤燃燒產(chǎn)生的煙氣會引起嚴重的環(huán)境問題．煤燃燒產(chǎn)生的煙氣含氮的氧化物，用CH₄催化還原
NO_x可以消除氮氧化物的污染．
已知：CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867kJ/mol
2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H=-56.9kJ/mol
H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44.0kJ/mol
寫出CH₄催化還原N₂O₄（g）生成N₂和H₂O（l）的熱化學方程式：

 

．
（3）在一定條件下，也可以用NH₃處理NO_x．已知NO與NH₃發(fā)生反應生成N₂和H₂O，現(xiàn)有NO和NH₃的混合物1mol，充分反應后得到的還原產(chǎn)物比氧化產(chǎn)物多1.4g，則原反應混合物中NO的物質(zhì)的量可能是

 

．
（4）以甲烷為原料制取氫氣是工業(yè)上常用的制氫方法．則2molCH₄與足量H₂O（g）反應最多可生成

 

mol H₂，寫出該反應的化學方程式

 

．
（5）上述方法制得的H₂可以和CO在一定條件下合成甲醇和二甲醚（CH₃OCH₃）及許多烴類物質(zhì)．當兩者以物質(zhì)的量1：1催化反應，其原子利用率達100%，合成的物質(zhì)可能是

 

．
a．汽油        b．甲醇            c．甲醛            d．乙酸．

Answer 1

考點：化學平衡常數(shù)的含義,用蓋斯定律進行有關反應熱的計算,氧化還原反應的計算,化學平衡狀態(tài)的判斷

專題：化學反應中的能量變化,化學平衡專題

分析：（1）①化學平衡常數(shù)K=

c(N2)．c2(CO2)

c2(NO)．c2(CO)

；
 ②當反應前后改變的物理量不變時，該可逆反應達到平衡狀態(tài)；
（2）根據(jù)蓋斯定律計算；
（3）NO與NH₃發(fā)生反應生成N₂和H₂O，反應方程式為6NO+4NH₃=5N₂+6H₂O，根據(jù)NO恰好反應或氨氣恰好反應計算NO的物質(zhì)的量；
（4）根據(jù)氫原子守恒計算生成氫氣的物質(zhì)的量，二者反應生成二氧化碳和氫氣；
（5）兩者以物質(zhì)的量1：1催化反應，其原子利用率達100%，根據(jù)原子守恒確定生成物．

解答： 解：（1）①化學平衡常數(shù)K=

c(N2)．c2(CO2)

c2(NO)．c2(CO)

，故答案為：K=

c(N2)．c2(CO2)

c2(NO)．c2(CO)

；
 ②當反應前后改變的物理量不變時，該可逆反應達到平衡狀態(tài)，當反應達到平衡狀態(tài)時，溫度不變、NO的質(zhì)量分數(shù)不變，故選bd；
（2）CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867kJ/mol①
2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H=-56.9kJ/mol②
H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44.0kJ/mol③
根據(jù)蓋斯定律知，將方程式①-②-③得CH₄（g）+N₂O₄（g）═N₂（g）+2H₂O（g）+CO₂（g）△H=-898.1kJ/mol，所以CH₄催化還原N₂O₄（g）生成N₂和H₂O（l）的熱化學方程式為CH₄（g）+N₂O₄（g）═N₂（g）+2H₂O（g）+CO₂（g）△H=-898.1kJ/mol，
故答案為：CH₄（g）+N₂O₄（g）═N₂（g）+2H₂O（g）+CO₂（g）△H=-898.1kJ/mol；
（3）NO與NH₃發(fā)生反應生成N₂和H₂O，反應方程式為6NO+4NH₃=5N₂+6H₂O，該反應中氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物都是氮氣，還原產(chǎn)物比氧化產(chǎn)物多1.4g，則還原產(chǎn)物比氧化產(chǎn)物多

1.4g

28g/mol

=0.05mol，
假設NO完全反應，則NO的物質(zhì)的量=

0.05mol

1

×6=0.3mol，
假設氨氣完全反應，則NO的物質(zhì)的量=1mol-

0.05mol

1

×4=0.8mol，
故答案為：0.3mol或0.8mol；
（4）根據(jù)氫原子守恒得生成氫氣的物質(zhì)的量為8mol，二者反應方程式為8 mol；CH₄（g）+2 H₂O（g）═CO₂（g）+4H₂（g），
故答案為：8；CH₄（g）+2 H₂O（g）═CO₂（g）+4H₂（g）；
（5）兩者以物質(zhì)的量1：1催化反應，其原子利用率達100%，根據(jù)原子守恒知生成物為HCHO，其名稱為甲醛，故選c．

點評：本題考查了化學平衡狀態(tài)的判斷、氧化還原反應的計算、蓋斯定律、化學平衡常數(shù)的含義等知識點，根據(jù)化學平衡狀態(tài)的標志、元素化合價變化、蓋斯定律、化學平衡常數(shù)的表達式等知識點分析解答，知道當反應前后改變的物理量才能作為化學平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)，注意（1）②中該反應過程中溫度發(fā)生變化，為易錯點．