Question

CH₄(g)+2NO₂(g)N₂(g)+CO₂(g)+2H₂O(g)    △H＝-867 kJ/mol。该反应可用于消除氮氧化物的污染。在130℃和180℃时，分别将0.50mo1CH₄和a mol NO₂充入1L的密闭容器中发生反应，测得有关数据如下表：

（1）开展实验1和实验2的目的是________________。

（2）180℃时，反应到40min，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：△H₂=_________。

CH₄(g)+4NO₂(g)4NO(g)+CO₂(g)+2H₂O(g)     △H₁＝-574kJ/mol

CH₄(g)+4NO(g)2N₂(g)+CO₂(g)+2H₂O(g)      △H₂

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40min时反应已经达到平衡状态；70%；（3）1.2；

（4）；

（5）-1160kJ/mol。

【解析】

试题分析：（1）实验中只有温度不同，所以实验目的是：研究温度对该化学平衡的影响；（2）对比实验1知，40 min时该反应已经达到平衡状态，温度越高，反应速率越大，反应到达平衡的时间越短，所以40 min时实验2已经达到平衡状态，甲烷的转化率=[(0.5−0.15)mol÷0.5mol]×100%=70%；（3）设二氧化氮的物质的量为a，

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

c0(mol/L)： 0.5 a 0 0 0

△c(mol/L)：0.40 0.80 0.40 0.40 0.80

c平(mol/L)：0.10 a-0.80 0.40 0.40 0.80

则：[0.40×0.40×(0.80) 2]÷[0.10×(a−0.80)]= 6.4，解得a=1.2mol。

（4）相同温度下，压强越大反应速率越大，反应到达平衡的时间越短，增大压强，化学平衡向气体体积减小的逆反应方向移动，使二氧化氮的转化率越小；相同压强下，温度越高反应速率越大，反应到达平衡的时间越短，二氧化氮的转化率越小，所以反应图像可表示为：

；

（5）①CH4(g)+4NO2(g) 4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H1＝-574kJ/mol；

②CH4(g)+2NO2(g) N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H＝-867 kJ/mol；

将方程式②×2-①得CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)

△H2=(-867kJ/mol)×2-(-574kJ/mol)=-1160KJ/mol。

考点：考查化学平衡的判断、外界条件对反应速率及化学平衡的影响、盖斯定律等知识。