Question

CH₄(g)＋2NO₂(g)N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g)　ΔH＝－867 kJ·mol^－1。该反应可用于消除氮氧化物的污染。在130 ℃和180 ℃时，分别将0.50 mol CH₄和a mol NO₂充入1 L的密闭容器中发生反应，测得有关数据如下表：

实验 编号	温度	时间/min	0	10	20	40	50
1	130 ℃	n(CH4)/mol	0.50	0.35	0.25	0.10	0.10
2	180 ℃	n(CH4)/mol	0.50	0.30	0.18		0.15

(1)开展实验1和实验2的目的是______________________________。

(2)180 ℃时，反应到40 min，体系________(填“是”或“否”)达到平衡状态，理由是__________________________；

CH₄的平衡转化率为________。

(3)已知130 ℃时该反应的化学平衡常数为6.4，试计算a的值。(写出计算过程)

(4)一定条件下，反应时间t与转化率α(NO₂)的关系如图所示，请在图像中画出180 ℃时，压强为p₂(设压强p₂>p₁)的变化曲线，并做必要的标注。

(5)根据已知求算：ΔH₂＝________。

CH₄(g)＋4NO₂(g)4NO(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g)　ΔH₁＝－574 kJ·mol^－1

CH₄(g)＋4NO(g)2N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g)　ΔH₂

Answer

(1)探究温度对反应速率和化学平衡的影响

(2)是 温度升高，反应速率加快，高温下比低温下更快达到平衡状态，对比实验1可确定40 min时反应已经达到平衡状态 70%

(3) CH4(g)＋2NO2(g)N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)

c0/mol·L－1: 0.50 a 0 0 0

Δc/mol·L－1: 0.40 0.80 0.40 0.40 0.80

c平/mol·L－1: 0.10 a－0.80 0.40 0.40 0.80

则： ＝6.4，解得a＝1.2

答：a的值为1.2

(4)

(5)－1 160 kJ·mol－1

【解析】 (1)实验1和实验2相比只是改变了温度，因此实验目的是探究温度对反应速率和化学平衡的影响。(2)温度升高，该反应的反应速率加快，且平衡向逆反应方向移动，对比实验1可知40 min时，实验2中已经达到平衡状态。(4)正反应是气体体积增大的反应，增大压强，平衡向逆反应方向移动，NO2的转化率降低，而反应速率更快，图像如答案