Question

【題目】汽車內(nèi)燃機工作時產(chǎn)生的電火花和高溫會引起反應：N2（g）+O2（g）═2NO（g），導致汽車尾氣中的NO和NO2對大氣造成污染．
（1）在不同溫度（T1 ， T2）下，一定量的NO分解產(chǎn)生N2和O2的過程中N2的體積分數(shù)隨時間t變化如圖1所示．根據(jù)圖像判斷反應N2（g）+O2（g）═2NO（g）為反應（填“吸熱”或“放熱”），隨著溫度的升高，該反應的平衡常數(shù)K（填“增大”“減小”或“不變”，平衡向移動（填“向左”“向右”或“不”）．
（2）某溫度時，向容積為1L的密閉容器中充入5mol N2與2.5mol O2 ， 發(fā)生N2（g）+O2（g）═2NO（g）反應，2min后達到平衡狀態(tài)，NO的物質(zhì)的量為1mol，則2min內(nèi)氧氣的平均反應速率為 ， 該溫度下，反應的平衡常數(shù)K= ． 該溫度下，若開始時向上述容器中加入的N2與O2均為1mol，則N2的平衡濃度為mol/L．
（3）為避免汽車尾氣中的有害氣體對大氣的污染，給汽車安裝尾氣凈化裝置．凈化裝置里裝有含Pd等過渡元素的催化劑，氣體在催化劑表面吸附與解吸作用的機理如圖2所示．寫出上述變化中的總化學反應方程式： ．
（4）用CH4催化還原NO2的方法也可以消除氮氧化物的污染．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）△H=﹣1160kJ/mol
寫出CH4還原NO2至N2的熱化學方程式 ．

Answer 1

【答案】
（1）吸熱；增大；向右
（2）0.25mol/（L?min）；；
（3）2NO+O2+4CO CO2+N2
（4）CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣867kJ/mol
【解析】解：（1）根據(jù)圖2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； 升高溫度平衡向正反應移動，故平衡常數(shù)K值增大，
所以答案是：吸熱，增大，向右；（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）+	N2（g）+		2NO（g）
起始（mol）：	5	2.5		0
反應（mol）：	0.5	0.5		1
平衡（mol）：	4.5	2		1

故v（O2）= =0.25mol/（Lmin）；
所以平衡常數(shù)k= = = ；
令N2轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量為xmol，則

	N2（g）+	N2（g）+		2NO（g）
起始（mol）：	1	1		0
反應（mol）：	x	x		2 x
平衡（mol）：	4.51﹣x	1﹣x		2x

所以 = ，解得x= ，
故N2的平衡濃度為1﹣ = mol/L，
所以答案是：0.25mol/（Lmin）， ， ；（3）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+4CO CO2+N2 ， 所以答案是：2NO+O2+4CO CO2+N2；（4）CH4（g）+4NO2（g）═4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣574kJ/mol①CH4（g）+4NO（g）═2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣1160kJ/mol②，由 （①+②）得到：反應CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g），△H= ×[（﹣574）+（﹣1160）]=﹣867kJmol﹣1 ， 所以答案是：CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣867kJ/mol．
【考點精析】本題主要考查了反應速率的定量表示方法和化學平衡狀態(tài)本質(zhì)及特征的相關知識點，需要掌握反應速率的單位：mol/(L·min)或mol/(L·s) v=△c-△t；化學平衡狀態(tài)的特征：“等”即 V正=V逆>0；“動”即是動態(tài)平衡，平衡時反應仍在進行；“定”即反應混合物中各組分百分含量不變；“變”即條件改變，平衡被打破，并在新的條件下建立新的化學平衡；與途徑無關，外界條件不變，可逆反應無論是從正反應開始，還是從逆反應開始，都可建立同一平衡狀態(tài)（等效）才能正確解答此題．