Question

（7分）环境中氮氧化物的合理控制和治理是减少雾霾天气、优化生存环境的有效途径之一。请运用化学反应原理知识，回答下列问题：

（1）用CH₄催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。已知：

①CH₄ (g)+ 4NO₂ (g)=== 4NO(g)+ CO₂ (g)+ 2H₂O(1) △H₁ = -662kJ·mol^-1

②CH₄ (g)+ 4NO(g) === 2N₂ (g)+ CO₂ (g)+ 2H₂O(1) △H₂ = -1251 kJ·mol^-1

据此，写出CH₄将NO₂还原为N₂的热化学方程式：

（2）用活性炭还原法也可处理氮氧化物。有关反应为：C(s)+2NO(g) N₂ (g)+CO₂ (g)

某研究小组向一个容积（3L）恒定的真空密闭容器中加人0.3mol NO和足量的活性炭与催化剂（固体试样的体积忽略不计），在恒温（T₁℃）条件下发生反应，经10min反应达到平衡，测得N₂的物质的量为0.09mol。

①0min~10min内以v（NO）表示的平均化学反应速率为          。

②下列各项能判断该反应达到平衡状态的是          。

A．容器内压强保持不变         

B．速率关系：2v(NO)_(正) = v (N₂)_(逆)

C．容器内CO₂的体积分数不变   

D．混合气体的密度保持不变

③在相同条件下，若在容器中放入生石灰，则NO的平衡转化率          （填“增大”、“不变”或“减小”）。

Answer

（7分）

（1）CH4(g) + 2NO2(g) = N2(g) +CO2(g) + 2H2O(l) △H = —956.5kJ•mol‾1 （2分）

（2）①0.006mol•(L•min)-1 （2分，没写单位或错误0分）

② C、D （2分）③ 增大 （1分）

【解析】

试题分析：（1）首先写出CH4将NO2还原为N2的化学方程式并注明状态，CH4(g) + 2NO2(g) = N2(g) +CO2(g) + 2H2O(l)，然后根据盖斯定律可得△H =1/2△H1 +1/2△H2=—956.5kJ•mol‾1，进而得出热化学方程式。

（2）①根据C(s)+2NO(g) N2 (g)+CO2 (g)，生成N2的物质的量为0.09mol，则反应的NO为0.18mol，所以v（NO）=△c（NO）/△t=0.18mol÷3L÷10min=0.006mol•(L•min)-1。

②该反应气体系数前后相等，所以容器内压强为定值，容器内压强保持不变不能说明反应达到平衡，错误；B、速率关系为v(NO)(正) =2 v (N2)(逆)时，表示正反应速率等于逆反应速率，反应达到平衡，错误；C、容器内气体的体积分数不变时，说明正反应速率等于逆反应速率，反应达到平衡，正确；D、该反应进行时，气体的质量发生变化，气体的物质的量发生变化，等于密度变化，则混合气体的密度保持不变时，反应达到平衡，正确。

③在容器中放入生石灰，CaO与CO2反应，CO2的浓度减小，平衡向正反应方向移动，则NO的平衡转化率增大。

考点：本题考查热化学方程式的书写、化学反应速率、化学平衡。