Question

【題目】目前，人們對(duì)環(huán)境保護(hù)、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(xué)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(yīng)：C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) ΔH，在t1℃時(shí)，反應(yīng)進(jìn)行到不同時(shí)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(shí)，該反應(yīng)在0~20min的平均反應(yīng)速率v(NO)=_____________，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=_____________。

②30min時(shí),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(hào))。

A.適當(dāng)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(dá)到平衡時(shí),容器中NO、N2、CO的濃度之比為5∶3∶3,則達(dá)到新平衡時(shí)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(yīng)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(dá)平衡時(shí)放出127.6kJ的熱量，此時(shí)，c(NH3)為_____________。

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

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

②該反應(yīng)是氣體體積不變的反應(yīng)，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(dá)到平衡時(shí)，容器中NO、N2、CO2的濃度之比從為5:3:3，氮?dú)夂投�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(yīng)方向移動(dòng)；

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

②原電池的電極材料Na-Al/FeS，負(fù)極材料為Na，電極反應(yīng)式為Na-e-=Na+，電池工作時(shí)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(xué)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(yīng)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(yīng)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(dāng)縮小容器的體積，反應(yīng)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(xué)反應(yīng)速率，不改變化學(xué)平衡，B錯(cuò)誤；

C. 加入一定量的活性炭，碳是固體對(duì)平衡無影響，平衡不動(dòng)，C錯(cuò)誤；

D. 通入一定量的NO，達(dá)到新平衡狀態(tài)時(shí)，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(dá)到平衡時(shí)，容器中NO、N2、CO2的濃度之比從為5:3:3，氮?dú)夂投�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(yīng)方向移動(dòng)，達(dá)到新平衡時(shí)NO的轉(zhuǎn)化率降低，說明逆反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，則正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，故答案為：降低；<；

(3)①反應(yīng)2NH3(g)+CO2(g)H2NCOONH4(s) ΔH=159.5kJ·mol-1可知：2molNH3反應(yīng)放出159.5kJ熱量，則有1.6molNH3反應(yīng)，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(fù)極材料為Na，電極反應(yīng)式為Nae=Na+，電池工作時(shí)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(yīng)式為：2Na++FeS+2e-=Na2S+Fe，故答案為：2Na++FeS+2e-=Na2S+Fe。