Question

【題目】工業上產生的氮氧化物可用天然氣來處理．
（1）Ⅰ．已知：CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）△H1
N2（g）+2O2（g）=2NO2（g）△H2
H2O（l）=H2O（g）△H3
CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△ H=（用△ H1、△ H2、△ H3）
（2）Ⅱ．在溫度為T1℃和T2℃時，分別將0.50molCH4和1.2molNO2充入體積固定的2L密閉容器中，發生上述可逆反應，測得不同時刻的n（CH4）數據如下表：

溫度	時間/min n/mol	0	10	20	40	50
T1℃	n（CH4）	0.50	0.35	0.25	0.10	0.10
T2℃	n（CH4）	0.50	0.30	0.18	0.15	0.15

①分析上表中數據，下列說法正確的是
A．T1℃ 前10min，V（NO2）=0.03mol/（Lmin）
B．T1℃ 反應達化學平衡狀態時，CH4的轉化率為80%
C．T2℃ 反應在40min時處于平衡狀態
D．T1＞T2
②反應的平衡常數K（T1） K（T2），△H0，理由是 ．
③T1℃時反應的平衡常數K為 ．
④反應在T1℃下進行，50min時，向平衡后的容器中再通入0.10molCH4和0.40molNO2 ， 在下圖中畫出恒溫，重新達到平衡過程中n（CH4）隨時間變化的曲線（只要求畫出n（CH4）的變化趨勢，不需要準確畫出再次平衡后n（CH4） ．
（3）Ⅲ．NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料電池，其原理見下圖．該電池在使用過程中石墨Ⅰ電極上生成氧化物Y，其電極反應式為 ．

Answer 1

【答案】
（1）△ H1﹣△ H2+2△ H3
（2）BC；＞；＜；由表中數據可知，T2時反應速率較大，所以T1＜T2；升高溫度平衡逆向移動，可知K（T1）＞K（T2），所以正反應放熱；3.2；
（3）NO2﹣e﹣+NO3﹣=N2O5
【解析】解：Ⅰ．已知：①CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）△H1②N2（g）+2O2（g）=2NO2（g）△H2③H2O（l）=H2O（g）△H3根據蓋斯定律，①﹣②+③×2可得：CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g），則△H=△H1﹣△H2+2△H3 ，
所以答案是：△H1﹣△H2+2△H3；Ⅱ（1）A．前10min內v（CH4）= =0.0075mol/（L．min），速率之比等于化學計量數之比，則v（NO2）=2v（CH4）=0.015mol/（L．min），故A錯誤；B．T1℃時，40min反應處于化學平衡狀態，可知參加反應甲烷為0.5mol﹣0.1mol=0.4mol，CH4的轉化率為 ×100%=80%，故B正確；C．T2℃時，反應在40min、50min時甲烷均為0.15mol，則40min處于平衡狀態，故C正確；D．前10min內T2℃時參加反應的甲烷越多，反應速率快，故溫度T1＜T2 ， 故D錯誤，
故選：BC；（2）前10min內，溫度T2℃時參加反應的甲烷更多，故溫度T2＞T1 ， 而平衡時溫度T2℃時甲烷的物質的量更大，說明升高溫度平衡向逆反應移動，正反應為放熱反應，故平衡常數：K（T1）＞K（T2），△H＜0，所以答案是：＞；＜；由表中數據可知，T2時反應速率較大，所以T1＜T2；升高溫度平衡逆向移動，可知K（T1）＞K（T2），所以正反應放熱；（3）T1℃時，平衡時甲烷為0.1mol，則：
CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）
開始（mol）：0.5 1.2 0 0 0
轉化（mol）：0.4 0.8 0.4 0.4 0.8
平衡（mol）：0.1 0.4 0.4 0.4 0.8
則平衡常數K= = =3.2，所以答案是：3.2；（4）反應在T1℃下進行，50min時，向平衡后的容器中再通入0.10molCH4和0.40molNO2 ， 瞬間甲烷的物質的量變為0.2mol，而后平衡向正反應方向移動，甲烷的物質的量減小，但到達新平衡時甲烷的物質的量大于0.1mol，重新達到平衡過程中n（CH4）隨時間變化的曲線的變化趨勢： ，所以答案是： ；
Ⅲ．NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料電池，該電池在使用過程中石墨Ⅰ電極上生成氧化物Y，Y為五氧化二氮，石墨I上是二氧化氮失去電子，與硝酸根離子反應生成五氧化二氮，石墨II上是氧氣獲得電子，與五氧化二氮獲反應生成硝酸根，石墨I上電極反應式為：NO2﹣e﹣+NO3﹣=N2O5 ， 所以答案是：NO2﹣e﹣+NO3﹣=N2O5 ．
【考點精析】利用化學平衡的計算對題目進行判斷即可得到答案，需要熟知反應物轉化率=轉化濃度÷起始濃度×100%=轉化物質的量÷起始物質的量×100%；產品的產率=實際生成產物的物質的量÷理論上可得到產物的物質的量×100%．