【題目】近年我國(guó)汽車擁有量呈較快增長(zhǎng)趨勢(shì),汽車尾氣已成為重要的空氣污染物;卮鹣铝袉(wèn)題:

(l)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)會(huì)引起反應(yīng):N2(g)+O2(g)2NO(g),是導(dǎo)致汽車尾氣中含有NO的原因之一。2000K時(shí),向容積為2L的密閉容器中充入2molN2與2molO2,發(fā)生上述反應(yīng),經(jīng)過(guò)5min達(dá)到平衡,此時(shí)容器內(nèi)NO的體積分?jǐn)?shù)為0.75% .則該反應(yīng)在5min內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(O2)=_______mol/(Lmin),N2的平衡轉(zhuǎn)化率為_______,2000K時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=_____。

(2)一定量NO發(fā)生分解的過(guò)程中,NO的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化的關(guān)系如右圖所示。

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

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

a.容器內(nèi)的壓強(qiáng)不發(fā)生變化

b.混合氣體的密度不發(fā)生變化

c. 2NO、N2、O2的濃度保持不變

d.單位時(shí)間內(nèi)分解4molNO,同時(shí)生成2molN2

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

容器代號(hào)

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(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)采用稀薄燃燒時(shí),尾氣中的主要污染物為NOx?捎肅H4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(xiě)出CH4與NO反應(yīng)生成N2、CO2、H2O(g)的熱化學(xué)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(zhuǎn)化為無(wú)毒氣體,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________________。

【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(gè)反應(yīng)為等體反應(yīng) ,容積為2L 將所有物質(zhì)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(zhuǎn) 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(zhuǎn)化率為0.0075/1=0.0075;2000K時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

(2①圖中T2>T1,升高溫度NO的轉(zhuǎn)化率降低,平衡逆向移動(dòng),正向放熱反應(yīng);

②a.這個(gè)反應(yīng)為等體反應(yīng) ,容器內(nèi)的壓強(qiáng)保持不變化,不能說(shuō)明已經(jīng)達(dá)到平衡,故a錯(cuò)誤;b這個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)物和生成物均為氣體,混合氣體的密度始終不發(fā)生變化,故b錯(cuò)誤;c. 2NO、N2、O2的濃度保持不變,說(shuō)明已達(dá)到平衡,C正確;d.單位時(shí)間內(nèi)分解4molNO是逆速率,同時(shí)生成2molN2也是逆速率,故d錯(cuò)誤。故選c。

③將NO轉(zhuǎn)換成N2、O2后,N2、O2的量分別為

容器代號(hào)

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?jǐn)?shù)相同,C中N2的體積分?jǐn)?shù)最小,D中N2的體積分?jǐn)?shù)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(yīng)生成N2、CO2、H2O(g)的熱化學(xué)方程式CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-1160kJ·mol1

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(zhuǎn)化為無(wú)毒氣體,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2xCO+2NOx2xCO2+N2

練習(xí)冊(cè)系列答案
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實(shí)驗(yàn)

b中物質(zhì)

b中現(xiàn)象

結(jié)論或解釋

A

Mg(OH)2

懸濁液

有紅棕色膠體產(chǎn)生

發(fā)生反應(yīng):

Fe3++3OH-= Fe(OH)3(膠體)

B

Cu粉

溶液變藍(lán),試管底部有固體

溶液變藍(lán)的原因是:

3Cu+2Fe3+ =2Fe+3Cu2+

C

5%H2O2溶液

有氣泡生成

該氣體為氯氣,雙氧水有強(qiáng)氧化性氧化Cl- 產(chǎn)生Cl2

D

飽和NaHCO3溶液

有氣泡生成,且試管底部有固體

發(fā)生反應(yīng):

Fe3++3HCO3-= Fe(OH)3 +3CO2

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