Question

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．
（1）汽車內燃機工作時引起反應：N₂（g）+O₂（g）?2NO（g），是導致汽車尾氣中含有NO的原因之一．T℃時，向容積為2L的密閉容器中充入10mol N₂與5mol O₂，達到平衡后NO的物質的量為2mol，則T℃時該反應的平衡常數
K=

0.11

．（計算結果保留小數點后兩位數字）
（2）一定量的NO發生分解的過程中，NO的轉化率隨時間變化的曲線如圖所示．（已知：T₁＜T₂）
①反應 2NO（g）?N₂（g）+O₂（g）為（填“吸熱”或“放熱”）

放熱

反應．
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）

bc

．
a．容器內的壓強不發生變化        b．NO分解的速率和NO生成的速率相等
c．NO、N₂、O₂的濃度保持不變     d．單位時間內分解4mol NO，同時生成2mol N₂
（3）①當發動機采用稀薄燃燒時，尾氣中的主要污染物為NOx，可用C_xH_y（烴）催化還原NO_x消除氮氧化物的污染．
已知：CH₄（g）+4NO₂（g）=═4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₁=-574kJ?mol^-1
CH₄（g）+4NO（g）═2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₂
CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₃=-867kJ?mol^-1 △H₂=

-1160 kJ?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（NO_x）轉化為無毒氣體，該反應的化學方程式為

2x CO+2NO_x

高溫    .

催化劑

2x CO₂+N₂

．

Answer 1

分析：（1）結合方程式N₂（g）+O₂（g）2NO（g），利用平衡三部曲求出，各物質的物質的量，再利用平衡常數公式計算；
（2）①根據圖象判斷，b曲線先到達平衡，反應速率大，溫度較高，而溫度升高，NO的轉化率減小，說明升高溫度平衡向逆向移動，正反應放熱；
②可逆反應達到平衡狀態時，正逆反應速率相等（同種物質）或正逆反應速率之比等于系數之比（不同物質），平衡時各種物質的物質的量、濃度等不再發生變化，由此衍生的一些物理量不變，以此分析．
（3）①根據蓋斯定律來解答；
②根據化學方程式的書寫規則書寫方程式，

解答：解：（1）N₂（g）+O₂（g）   2NO（g），
起始（mol）      10           5                  0
反應（mol）      1            1                  2
平衡（mol）      9            4                  2
平衡時濃度為：c（ N₂）=

n

V

=

9mol

2L

=4.5mol/L，c（O₂）=2mol/L，c（NO）=1mol/L，K=

12

4.5×2

=0.11，故答案為：0.11；
（2）①溫度升高，NO的轉化率減小，說明升高溫度平衡向逆向移動，正反應放熱，故答案為：放熱    
②a、該反應是反應氣體體積不變的反應，所以無論反應是否達到平衡狀態，體系的壓強始終不變，故a錯誤；
b、NO的正逆反應速率相等，所以達到平衡狀態，故b正確；
c、NO、N₂、O₂的濃度保持不變，達到平衡狀態，故c正確；
d、單位時間內生成4molNO，同時消耗2molN₂，都是正反應速率，不能說明反應達到平衡狀態，故d錯誤．
故答案為：bc；
（3）①CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₁=-574kJ?mol^-1    ①
         CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₂                 ②
根據蓋斯定律得：2CH₄（g）+4NO₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）+2N₂（g）△H₁+△H₂                    
1mol CH₄還原NO₂至N₂，整個過程中放出的熱量為867kJ，所以△H₁+△H₂=-1734kJ?mol^-1，則△H₂=-1734kJ?mol^-1+574kJ?mol^-1=-1160 kJ?mol^-1，故答案為：-1160kJ?mol^-1；        
②氮的氧化物（用NO_X表示）與CO相互反應，生成N₂和CO₂．其化學方程式為：2NO_x+2xCO═2xCO₂+N₂；
故答案為：2NO_x+2xCO═2xCO₂+N₂

點評：本題考查化學平衡及相關計算，知識點較多，難度不大．