Question

【題目】目前，人們對環(huán)境保護、新能源開發(fā)非常重視。

(1)已知:①CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH1=-860.0kJmol1

②2NO2(g)N2O4(g)ΔH2=-66.9kJmol1

寫出CH4催化還原N2O4(g)生成N2、H2O(g)和CO2的熱化學方程式_____________。

(2)用活性炭還原法也可以處理氮氧化物，某研究小組向某密閉容器加入一定量的活性炭和NO，發(fā)生反應：C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) ΔH，在t1℃時，反應進行到不同時間測得各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度如下：

①根據(jù)表中數(shù)據(jù)分析，t1℃時，該反應在0~20min的平均反應速率v(NO)=_____________，該反應的平衡常數(shù)K=_____________。

②30min時,只改變某一條件，根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)判斷改變的條件可能是_____________(填字母代號)。

A.適當縮小容器的體積B.加入合適的催化劑

C.加入一定量的活性炭D.通入一定量的NO

③若30min后升高溫度至t2℃,達到平衡時,容器中NO、N2、CO的濃度之比為5∶3∶3,則達到新平衡時NO的轉(zhuǎn)化率_____________(填“升高”或“降低”);ΔH_____________0(填“>”或“<”)。

(3)①已知在一定溫度下，反應2NH3(g)+CO2(g)H2NCOONH4(s)ΔH=159.5kJmol1，在2L恒容密閉容器中充入2molNH3和1molCO2，到達平衡時放出127.6kJ的熱量，此時，c(NH3)為_____________。

②有一種可充電電池NaAl/FeS,電池工作時Na+的物質(zhì)的量保持不變,并且是用含Na+的導電固體作為電解質(zhì),已知該電池負極電極反應式為Nae=Na+,則正極反應式為____________。

Answer 1

【答案】CH4(g)+N2O4(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-793.1kJmol-1 0.03mol·L1·min1 0.56 AD 降低 ＜ 0.2mol·L-1 2Na++FeS+2e-=Na2S+Fe

【解析】

(1)CH4還原N2O4的化學方程式為CH4+N2O4=N2+2H2O+CO2，根據(jù)蓋斯定律①-②得到CH4催化還原N2O4(g)生成N2、H2O(g)和CO2的熱化學方程式；

(2)①分析圖表數(shù)據(jù)，根據(jù)v=△c/△t計算得到反應速率，根據(jù)K= c（N2）×c（CO2）/ c2（NO）計算平衡常數(shù)K；

②該反應是氣體體積不變的反應，依據(jù)圖表數(shù)據(jù)分析，平衡狀態(tài)各物質(zhì)濃度均增大，平衡常數(shù)不變說明改變的條件可能是減小容器體積或加入一定量一氧化氮；

③若30min后升高溫度至t2℃，達到平衡時，容器中NO、N2、CO2的濃度之比從為5:3:3，氮氣和二氧化碳濃度之比始終為1:1，所以5:3>4:3，說明平衡向逆反應方向移動；

(3)①由反應2NH3(g)+CO2(g)H2NCOONH4(s) △H=-159.5kJ/mol可知：2molNH3反應放出159.5kJ熱量，則有1.6molNH3反應放出127.6kJ熱量；

②原電池的電極材料Na-Al/FeS，負極材料為Na，電極反應式為Na-e-=Na+，電池工作時Na+的物質(zhì)的量保持不變，則正極FeS得到電子結(jié)合Na+生成Na2S和Fe。

(1)由蓋斯定律①②得到CH4(g)+N2O4(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)的△H=(860.0kJ/mol)(66.9kJ/mol)=793.1kJ/mol，所以熱化學方程式為：CH4(g)+N2O4(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=793.1kJ/mol，故答案為：CH4(g)+N2O4(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=793.1

kJ/mol；

(2)①020min內(nèi)，NO的平均反應速率v（NO）=(1.00.4)mol·L-1/20min=0.03molL1min1，C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)的平衡濃度

c（N2）=c（CO2）=0.3mol/L；c（NO）=0.4mol/L，反應的平衡常數(shù)：K= c（N2）×c（CO2）/ c2（NO）=0.3×0.3/0.42=0.56，故答案為：0.03mol·L1·min1；0.56；

②A. 適當縮小容器的體積，反應前后體積不變，平衡狀態(tài)物質(zhì)濃度同比增大，A正確；

B. 加入合適的催化劑，催化劑只改變化學反應速率，不改變化學平衡，B錯誤；

C. 加入一定量的活性炭，碳是固體對平衡無影響，平衡不動，C錯誤；

D. 通入一定量的NO，達到新平衡狀態(tài)時，各物質(zhì)平衡濃度均增大，D正確；故答案為：AD；

③若30min后升高溫度至t2℃，達到平衡時，容器中NO、N2、CO2的濃度之比從為5:3:3，氮氣和二氧化碳濃度之比始終為1:1，因5:3>4:3，說明平衡向逆反應方向移動，達到新平衡時NO的轉(zhuǎn)化率降低，說明逆反應是吸熱反應，則正反應是放熱反應，故答案為：降低；<；

(3)①反應2NH3(g)+CO2(g)H2NCOONH4(s) ΔH=159.5kJ·mol-1可知：2molNH3反應放出159.5kJ熱量，則有1.6molNH3反應，剩余NH3是(2mol1.6mol)=0.4mol，濃度為0.2mol/L，故答案為：0.2mol/L；

②原電池的電極材料NaAl/FeS，負極材料為Na，電極反應式為Nae=Na+，電池工作時Na+的物質(zhì)的量保持不變，則正極FeS得到電子結(jié)合Na+生成Na2S和Fe，所以電極反應式為：2Na++FeS+2e-=Na2S+Fe，故答案為：2Na++FeS+2e-=Na2S+Fe。