工业上产生的氮氧化物可用天然气来处理.<br/>(1)Ⅰ.已知:CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(l)△H1<br/>N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)
工业上产生的氮氧化物可用天然气来处理.(1)Ⅰ.已知:CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(l)△H1N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)△H2H2O(l)=H2O(g)△H3CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△ H=______(用△ H1、△ H2、△ H3)(2)Ⅱ.在温度为T1℃和T2℃时,分别将0.50molCH4和1.2molNO2充入体积固定的2L密闭容器中,发生上述可逆反应,测得不同时刻的n(CH4)数据如下表:
温度 | 时间/minn/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分析上表中数据,下列说法正确的是______A.T1℃ 前10min,V(NO2)=0.03mol/(L•min)B.T1℃ 反应达化学平衡状态时,CH4的转化率为80%C.T2℃ 反应在40min时处于平衡状态D.T1>T2②反应的平衡常数K(T1)______ K(T2),△H______0,理由是______ . ③T1℃时反应的平衡常数K为______ . ④反应在T1℃下进行,50min时,向平衡后的容器中再通入0.10molCH4和0.40molNO2 , 在下图中画出恒温,重新达到平衡过程中n(CH4)随时间变化的曲线(只要求画出n(CH4)的变化趋势,不需要准确画出再次平衡后n(CH4)______ .(3)Ⅲ.NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料电池,其原理见下图.该电池在使用过程中石墨Ⅰ电极上生成氧化物Y,其电极反应式为______ .
(1)△ H1﹣△ H2+2△ H3
(2)BC;>;<;由表中数据可知,T2时反应速率较大,所以T1<T2;升高温度平衡逆向移动,可知K(T1)>K(T2),所以正反应放热;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根据盖斯定律,①﹣②+③×2可得:CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g),则△H=△H1﹣△H2+2△H3 ,
所以答案是:△H1﹣△H2+2△H3;Ⅱ(1)A.前10min内v(CH4)= =0.0075mol/(L.min),速率之比等于化学计量数之比,则v(NO2)=2v(CH4)=0.015mol/(L.min),故A错误;B.T1℃时,40min反应处于化学平衡状态,可知参加反应甲烷为0.5mol﹣0.1mol=0.4mol,CH4的转化率为
×100%=80%,故B正确;C.T2℃时,反应在40min、50min时甲烷均为0.15mol,则40min处于平衡状态,故C正确;D.前10min内T2℃时参加反应的甲烷越多,反应速率快,故温度T1<T2 , 故D错误,
故选:BC;(2)前10min内,温度T2℃时参加反应的甲烷更多,故温度T2>T1 , 而平衡时温度T2℃时甲烷的物质的量更大,说明升高温度平衡向逆反应移动,正反应为放热反应,故平衡常数:K(T1)>K(T2),△H<0,所以答案是:>;<;由表中数据可知,T2时反应速率较大,所以T1<T2;升高温度平衡逆向移动,可知K(T1)>K(T2),所以正反应放热;(3)T1℃时,平衡时甲烷为0.1mol,则:
CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)
开始(mol):0.5 1.2 0 0 0
转化(mol):0.4 0.8 0.4 0.4 0.8
平衡(mol):0.1 0.4 0.4 0.4 0.8
则平衡常数K= =
=3.2,所以答案是:3.2;(4)反应在T1℃下进行,50min时,向平衡后的容器中再通入0.10molCH4和0.40molNO2 , 瞬间甲烷的物质的量变为0.2mol,而后平衡向正反应方向移动,甲烷的物质的量减小,但到达新平衡时甲烷的物质的量大于0.1mol,重新达到平衡过程中n(CH4)随时间变化的曲线的变化趋势:
,所以答案是:
;
Ⅲ.NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料电池,该电池在使用过程中石墨Ⅰ电极上生成氧化物Y,Y为五氧化二氮,石墨I上是二氧化氮失去电子,与硝酸根离子反应生成五氧化二氮,石墨II上是氧气获得电子,与五氧化二氮获反应生成硝酸根,石墨I上电极反应式为:NO2﹣e﹣+NO3﹣=N2O5 , 所以答案是:NO2﹣e﹣+NO3﹣=N2O5 .
【考点精析】利用化学平衡的计算对题目进行判断即可得到答案,需要熟知反应物转化率=转化浓度÷起始浓度×100%=转化物质的量÷起始物质的量×100%;产品的产率=实际生成产物的物质的量÷理论上可得到产物的物质的量×100%.
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