Question

【題目】高溫下N2和O2發(fā)生反應N2(g)+O2(g)2NO(g)，是導致汽車尾氣中含有NO的原因之一。

(1)下圖是T1、T2兩種不同溫度下，一定量的NO發(fā)生分解過程中N2的體積分數(shù)隨時間變化的圖像，據(jù)此判斷反應N2(g)+O2(g)2NO(g)為_______(填“吸熱”或“放熱”)反應。

(2)2000℃時向容積為2L的密閉容器中充入10molN2與5molO2，達到平衡后NO的物質(zhì)的量為2mol，則此反應的平衡常數(shù)K=____。該溫度下，若開始時向上述容器中充入N2和O2均為1mol，則達到平衡后N2的轉(zhuǎn)化率為______。

(3)汽車凈化裝置里裝有含Pd化合物的催化劑，氣體在催化劑表面吸附與解吸作用的機理如圖所示。寫出其變化的總化學反應方程式:__________。

(4)為減少汽車尾氣中NOx的排放，常采用CxHy(烴)催化還原NOx消除氫氧化物的污染。例如：

CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-574kJ/mol

CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H2

若16gCH4還原NO2至N2共放出熱量867kJ，則△H2=_______。

Answer 1

【答案】 吸熱 1/9或0.11 1/7或14.3% 2NO＋O2＋4CO4CO2＋N2 －1160 kJ·mol-1

【解析】(1)根據(jù)“先拐先平數(shù)值大”原則判斷的T1、T2大小，再根據(jù)平衡時氮氣的體積分數(shù)判斷溫度對平衡的影響；

(2)平衡常數(shù)為產(chǎn)物濃度系數(shù)次冪的乘積與反應物濃度系數(shù)次冪的乘積的比；根據(jù)溫度不變，平衡常數(shù)不變，利用三段式求出反應混合物各組分物質(zhì)的量的變化量、平衡時反應混合物各組分物質(zhì)的量，代入平衡常數(shù)表達式解出未知數(shù)，最后求轉(zhuǎn)化率；

(3)根據(jù)圖像判斷出反應物、產(chǎn)物，然后配平寫出方程式；

(4)根據(jù)蓋斯定律先將兩個方程式相加得甲烷轉(zhuǎn)化為氮氣的方程式，根據(jù)甲烷和熱量的關系計算反應熱。

(1)根據(jù)圖像判斷，T2曲線先到達平衡，反應速率大，溫度較高，而溫度升高，氮氣的體積分數(shù)減小，說明升高溫度平衡向正反應移動，升高溫度向吸熱方向進行，故正反應為吸熱反應，故答案為：吸熱；

(2)利用三段式求出反應混合物各組分物質(zhì)的量的變化量、平衡時反應混合物各組分物質(zhì)的量。

N2(g)+O2(g)2NO(g)，

起始(mol/L)：5 2.5 0

反應(mol/L)：0.5 0.5 1

平衡(mol/L)：4.5 2 1

所以平衡常數(shù)k===；

令N2轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量為xmol，則

N2(g)+O2(g)2NO(g)，

起始(mol)：1 10

反應(mol)：x x 2x

平衡(mol)：1-x 1-x2x

所以平衡常數(shù)k===，解得x=，N2的轉(zhuǎn)化率為×100%=14.3%，故答案為：；14.3%；

(3)根據(jù)圖像可知，NO2為中間產(chǎn)物，反應物為NO、O2、CO，產(chǎn)物為CO2、N2，反應方程式為2NO+O2+4CO4CO2+N2。故答案為：2NO+O2+4CO4CO2+N2；

(4)①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H1=-574kJmol-1，②CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H2，根據(jù)蓋斯定律，將①+②得：2CH4(g)+4NO2(g)=2N2(g)+2CO2(g)+4H2O(g)△H=-574kJmol-1+△H2=867kJmol-1×2，解得△H2=-1160kJmol-1，故答案為：-1160kJmol-1。