Question

2013年初，霧霾天氣多次肆虐天津、北京等地區．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該反應平衡常數表達式

 

．
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時刻達到平衡狀態的是

 

（填代號）．

（2）直接排放煤燃燒產生的煙氣會引起嚴重的環境問題．
煤燃燒產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：

 

．

Answer 1

考點：化學平衡建立的過程,用蓋斯定律進行有關反應熱的計算,化學平衡的影響因素

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）①平衡常數等于生成物濃度的冪之積比上反應濃度冪之積；
②a、到達平衡后正、逆速率相等，不再變化；
b、當反應進行時，產物二氧化碳和氮氣的物質的量一直按照系數比2：1在增加，所以它們的物質的量之比始終不變來判斷；
c、t₁時刻后二氧化碳、CO的物質的量發生變化，最后不再變化；
d、到達平衡后各組分的含量不發生變化；
（2）根據蓋斯定律，由已知熱化學方程式乘以適當的系數進行加減構造目標熱化學方程式；

解答： 解：（1）①平衡常數等于生成物濃度的冪之積比上反應濃度冪之積，即：K=

C(N2)C 2(CO2)

C 2(NO)C 2(CO)

，故答案為：K=

C(N2)C 2(CO 2)

C 2(NO)C2(CO)

；
②a、到達平衡后正、逆速率相等，不再變化，t₁時刻V_正最大，之后隨反應進行速率發生變化，未到達平衡，故a錯誤；
b、當反應進行時，產物二氧化碳和氮氣的物質的量一直按照系數比2：1在增加，所以它們的物質的量之比始終不變，所以不能判斷是否達到平衡，故b錯誤；
c、t₁時刻后二氧化碳、CO的物質的量發生變化，t₁時刻未到達平衡狀態，故c錯誤；
d、NO的質量分數為定值，t₁時刻處于平衡狀態，故d正確，
故答案為：d；
（2）已知：CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₁=-867kJ/mol①
2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H₂=-56.9kJ/mol②
H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44.0kJ/mol③
根據蓋斯定律，①-②+④×2可得CH₄（g）+N₂O₄（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g），故△H=-867kJ/mol-（-56.9kJ/mol）+2（-44.0）kJ/mol=-898.1kJ/mol 即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；

點評：本題考查了蓋斯定律求焓變、化學平衡影響因素，化學反應速率，平衡常數概念計算應用，注意平衡的條件分析是解題關鍵，題目難度中等．