Question

研究NO_x、SO₂、CO等大气污染气体的处理方法具有重要意义，请回答下列问题：

（1）一定条件下，向一带活塞的密闭容器中充入2mol SO₂和1mol O₂发生反应，则下列说法正确的是            。

A．若反应速率v(SO₂)﹦v(SO₃)，则可以说明该可逆反应已达到平衡状态

B．保持温度和容器体积不变，充入2mol N₂，化学反应速率加快

C．平衡后仅增大反应物浓度，则平衡一定右移，各反应物的转化率一定都增大

D．平衡后移动活塞压缩气体，平衡时SO₂、O₂的百分含量减小，SO₃的百分含量增大

E．保持温度和容器体积不变，平衡后再充入2mol SO₃，再次平衡时各组分浓度均比原平衡时的浓度大

F．平衡后升高温度，平衡常数K增大

（2）若某温度下，SO₂(g)+ O₂(g)SO₃(g) △H=-98 kJ/mol。开始时在100 L的密闭容器中加入4.0 mol SO₂(g)和10.0 mol O₂(g)，当反应达到平衡时共放出196kJ的热量，该温度下的平衡常数K=           （用分数表示）。在该温度下，分别将0.2mol/L 的SO₂ 和0.1mol/L O₂放入固定体积的密闭容器中，当SO₂转化率为60%时，该反应向            方向进行。

（3）在一个2L的密闭容器中充入一定量的SO₃发生反应：其中SO₃的变化如下图所示：从10 min起，压缩容器为1L，则SO₃的变化曲线为               （填图像中的字母序号）。

（4）反应N₂O₄(g)2NO₂(g)；△H=+57kJ•mol^-1，在温度为T₁、T₂时，平衡体系中NO₂的体积分数随压强变化曲线如图所示．下列说法正确的是（  ）

A．A、C两点的反应速率：A＞C

B．A、C两点气体的颜色：A深，C浅

C．由状态B到状态A，可以用加热的方法

D．若P₂＞P₁，则化学平衡常数K_A＞K_C

（5）用CH₄催化还原NO_x也可以消除氮氧化物的污染。例如：

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

②CH₄(g)+4NO(g)=2N₂(g)+CO₂(g)+2H₂O(g)    △H₂＝-1160KJ/mol

请写出1molCH₄还原NO₂生成N₂、CO₂、H₂O气态物质的热化学方程式                    。

Answer

（1）DE

（2） 逆

（3）C

（4）C

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

【解析】

试题分析：

（1）A、当正反应速率与逆反应速率相等，才能说明该可逆反应达到平衡状态，但反应速率v(SO2)﹦v(SO3)，未强调反应方向，不能说明正逆反应速率相等，故A错误；B、根据影响反应速率的影响因素，增加反应物的浓度，化学反应速率才能加快，但充入2molN2，对于该反应相当于惰性气体，反应物的浓度不变，反应速率不变，故B错误；C、平衡后仅增大反应物浓度，根据平衡移动原理，平衡一定右移，但各反应物的转化率不一定都增大，例如：增大SO2的浓度，O2的转化率增大，而SO2的转化率减小，故C错误；D、平衡后移动活塞压缩气体，即增大压强，根据平衡移动原理，平衡向正反应方向移动，所以平衡时SO2、O2的百分含量减小，SO3的百分含量增大，故D正确；E、原平衡中充入2mol SO2和1mol O2，等效于充入2mol SO3，保持温度和容器体积不变，平衡后再充入2mol SO3，即增大压强，平衡向正反应方向移动，再次平衡时各组分浓度均比原平衡时的浓度大，故E正确；F、平衡后升高温度，平衡向吸热方向（逆反应）移动，SO2、O2的浓度增大，SO3的浓度减小，平衡常数K减小，故F错误；故选DE；

（2）转化的SO2为：196kJ÷98kJ•mol‾1=2mol，根据三行式计算：

SO2(g)+ O2(g)SO3(g)

初始浓度（mol•L‾1） 0.04 0.1 0

转化浓度（mol•L‾1） 0.02 0.01 0.02

平衡浓度（mol•L‾1） 0.02 0.09 0.02

可得平衡常数K=0.02÷（0.02×）=10/3。

由上述可知，平衡时SO2转化率为50%，则当SO2转化率为60%时，该反应应向逆反应方向进行。

（3）容器的体积压缩为1L，则平衡向气体分子数减小的方向移动，即逆向移动，SO3的物质的量增加，所以选c。

（4）反应N2O4(g)2NO2(g)；△H=+57kJ•mol-1，该反应为吸热反应，升高温度，化学平衡正向移动，NO2的体积分数增大；增大压强，化学平衡逆向移动，NO2的体积分数减小，结合图象来分析解答。A．由图象可知，A、C两点都在等温线上，C的压强大，则A、C两点的反应速率：A＜C，故A错误；B．由图象可知，A、C两点温度相等。与A点相比，C的压强大，则C点体积小，浓度增大，虽然平衡逆向移动但到达平衡仍比原平衡浓度大，平衡时NO2浓度比A的浓度高，NO2为红棕色气体，则A、C两点气体的颜色：A浅，C深，故B错误；C．升高温度，化学平衡正向移动，NO2的体积分数增大，由图象可知，A点NO2的体积分数大，则T1＜T2，由状态B到状态A，可以用加热的方法，故C正确；D．由图象可知，A、C两点都在等温线上，平衡常数只受温度影响，温度相同平衡常数相同，所以化学平衡常数KA=KC，故D错误；故选C。

（5）根据盖斯定律将两个热化学方程式相加并除以2可得：CH4(g)＋2NO2(g)=N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－867 kJ·mol－1。

考点：化学平衡状态的判断，平衡常数的计算，平衡移动，平衡图像，盖斯定律