问题 填空题

甲烷是一种重要的基础化工原料,不仅可制备多种重要有机产品,还可用于环境保护.请回答下列问题:(1)用甲烷催化还原氮的氧化物可消除氮氧化物的污染.已知:

反应过程(2)是______反应(填“放热”或“吸热”),甲烷还原NO2生成H2O(g)、N2和CO2时的热化学方程式是______.

(2)工厂利用甲烷与氯气的反应原理制取氯甲烷,为妥善处理氯甲烷生产企业的副产物CCl4,以减少其对臭氧层的破坏.化学家研究在催化条件下,通过下列反应:

CCl4(g)+H2(g)⇌CHCl3(g)+HCl(g),使CCl4转化为重要的化工原料氯仿(CHCl3)(不考虑副反应).

在固定容积为2L的密闭容器中,该反应达到平衡后,测得如下数据:

实验

序号

温度℃初始n(CCl4

(mol)

初始n(H2

(mol)

平衡时n(CHCl3

(mol)

11100.81.2
2110221
3100110.6
①此反应在110℃时平衡常数为______. ②实验l中,CCl4的转化率为______.

③判断该反应的正反应是______(填“放热”或“吸热”),理由是______.

④为提高实验3中CCl4的转化率,可采取的措施是______.

a.使用高效催化剂              b.向容器中再投入1mol CCl4和1mol H2

c.温度升高到200℃d.向容器中再投入1mol HCl       e.向容器中再投入1mol H2

答案

(1)反应物总能量小于生成物总能量,所以反应吸热,故答案为:吸热;

反应过程(1)的热化学方程式:CH4(g)+4NO2(g)=CO2(g)+4NO(g)+2H2O(g)△H=-574kJ/mol  ①,

反应过程(2)的热化学方程式:CH4(g)+4NO(g)=CO2(g)+2N2(g)+2H2O(g)△H=-1160kJ/mol  ②,

 ①+②得:2CH4(g)+4NO2(g)=2CO2(g)+2N2(g)+4H2O(g)△H=-1734 kJ/mol,

故答案为:2CH4(g)+4NO2(g)=2CO2(g)+2N2(g)+4H2O(g)△H=-1734 kJ/mol;

(2)①CCl4(g)+H2(g)⇌CHCl3(g)+HCl(g),

起始(mol/L )     1         1        0         0

反应(mol/L )    0.5        0.5      0.5         0.5

平衡(mol/L)     0.5         0.5     0.5         0.5

则平衡常数为

0.5 ×0.5
0.5×0.5
=1,故答案为:1;       

②CCl4(g)+H2(g)⇌CHCl3(g)+HCl(g),

起始(mol/L )  0.4        0.6         0         0

反应(mol/L )   a          a          a         a

平衡(mol/L) 0.4-a       0.6-a        a         a

则平衡常数为

a ×a 
(0.4-a)(0.6-a ) 
=1,所以a=0.24,则CCl4的转化率为
0.24
0.4 
×100%=60%,故答案为:60%;     

③CCl4(g)+H2(g)⇌CHCl3(g)+HCl(g),

起始(mol/L )  0.5       0.5         0         0

反应(mol/L )  0.3       0.3         0.3       0.3

平衡(mol/L)   0.2       0.2         0.3       0.3

则平衡常数为

 0.3× 0.3
0.2×0.2
=2.25,

因温度升高,平衡常数减小,说明化学平衡逆向移动;所以正反应放热,

故答案为:放热;温度为100℃时,K=2.25,大于110℃时的平衡常数,所以该反应为放热反应;

④a.使用高效催化剂,平衡不移动,CCl4的转化率不变,故a错误;

b.向容器中再投入1mol CCl4和1molH2,根据等效平衡,化学平衡不移动,CCl4的转化率不变,故b错误;

c.温度升高到200℃,平衡逆向移动,CCl4的转化率减小,故c错误;

d.向容器中再投入1molHCl,平衡逆向移动,CCl4的转化率减小,故d错误;

e.向容器中再投入1molH2,平衡正向移动,CCl4的转化率增大,故e错误;

故选:e.

单项选择题 A1/A2型题
单项选择题