Question

【題目】近年我國汽車擁有量呈較快增長趨勢，汽車尾氣已成為重要的空氣污染物。回答下列問題：

（l）汽車發動機工作時會引起反應：N2(g)＋O2(g)2NO(g)，是導致汽車尾氣中含有NO的原因之一。2000K時，向容積為2L的密閉容器中充入2molN2與2molO2，發生上述反應，經過5min達到平衡，此時容器內NO的體積分數為0.75% ．則該反應在5min內的平均反應速率v(O2)=_______mol/(Lmin)，N2的平衡轉化率為_______，2000K時該反應的平衡常數K=_____。

（2）一定量NO發生分解的過程中，NO的轉化率隨時間變化的關系如右圖所示。

① 反應2NO(g)N2(g)＋O2(g)為______反應（填“吸熱”或“放熱”) ；

②一定溫度下，能夠說明反應2NO(g)N2(g)＋O2(g)已達到平衡的是_____（填序號）；

a.容器內的壓強不發生變化

b．混合氣體的密度不發生變化

c. 2NO、N2、O2的濃度保持不變

d．單位時間內分解4molNO，同時生成2molN2

③ 在四個容積和溫度均完全相同的密閉容器中分別加入下列物質，相應物質的量（mol）如下表所示。相同條件下達到平衡后，N2的體積分數最大的是_______（填容器代號）；

容器代號	NO	N2	O2
A	2	0	0
B	0	l	l
C	0.4	0.6	0.8
D	l	0.5	0.4

（3）當發動機采用稀薄燃燒時，尾氣中的主要污染物為NOx。可用CH4催化還原NOx以消除氮氧化物污染。

已知：CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-574kJ·mol-1

CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-867kJ·mol-1

①寫出CH4與NO反應生成N2、CO2、H2O(g)的熱化學方程式：___________；

②使用催化劑可以將汽車尾氣的主要有害成分一氧化碳（CO）和氮氧化物（NOx）轉化為無毒氣體，該反應的化學方程式為___________________。

Answer 1

【答案】 0.0015 0.75% 2.28×10-4 放熱 c D CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-1160kJ/mol 2xCO+2NOx2xCO2+N2

【解析】 (1).這個反應為等體反應 ，容積為2L 將所有物質的濃度表示為N2 1mol·L－1 其余類推

N2（g）+O2（g）＝2NO（g）

起 1 1 0

轉 x x 2x

平 1-x 1-x 2x

，x=0.0075mol·L－1 ，v(O2)=0.0075mol/L/5min=0.0015mol/(Lmin)；N2的平衡轉化率為0.0075/1=0.0075；2000K時該反應的平衡常數K=

（2）①圖中T2>T1，升高溫度NO的轉化率降低，平衡逆向移動，正向放熱反應；

②a.這個反應為等體反應 ，容器內的壓強保持不變化，不能說明已經達到平衡，故a錯誤；b．這個反應的反應物和生成物均為氣體，混合氣體的密度始終不發生變化，故b錯誤；c. 2NO、N2、O2的濃度保持不變，說明已達到平衡，C正確；d．單位時間內分解4molNO是逆速率，同時生成2molN2也是逆速率，故d錯誤。故選c。

③將NO轉換成N2、O2后，N2、O2的量分別為

容器代號	NO	N2	O2
A	0	1	1
B	0	l	l
C	0	0.8	1
D	0	1.5	1.4

平衡后，A和BN2的體積分數相同，C中N2的體積分數最小，D中N2的體積分數最大，故選D。

（3）①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-574kJ·mol-1　　I

CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-867kJ·mol-1　　Ⅱ

將Ⅱ×２－I得CH4與NO反應生成N2、CO2、H2O(g)的熱化學方程式CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-1160kJ·mol－1

②使用催化劑可以將汽車尾氣的主要有害成分一氧化碳（CO）和氮氧化物（NOx）轉化為無毒氣體，該反應的化學方程式為2xCO+2NOx2xCO2+N2