Question

汽車內燃機工作時產生的高溫會引起N₂和O₂ 發生反應生成NO氣體，其方程式為： N₂ (g) ＋O₂(g) 2NO (g)，該反應是導致汽車尾氣中含有NO的原因之一。

（1）右圖表示在T₁、T₂兩種不同溫度下，一定量的NO發生反應：2NO(g)N₂(g)＋O₂(g)。反應過程中N₂的體積分數隨時間變化的圖像。升高溫度，則反應N₂ (g)＋O₂(g) 2NO (g)的平衡常數K將             （填“增大”、“減小”或“不變”）。

（2）2000℃時，向容積為2 L的密閉容器中充入10 mol N₂與5 mol O₂，達到平衡后NO的物質的量為2 mol，則2000℃時反應N₂ (g)＋O₂(g) 2NO (g)的平衡常數K的數值為      。該溫度下，若開始時向上述容器中充入N₂與O₂均為1 mol，則達到平衡后N₂的轉化率為      。

（3）研究發現，用CH₄催化還原NO_x可以消除氮氧化物的污染。例如：

CH₄(g)＋4NO₂(g)＝4NO(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g)  △H₁＝－574 kJ·mol^－1

CH₄(g)＋4NO(g)＝2N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g)   △H₂＝―1160 kJ·mol^－1

若1 mol CH₄還原NO₂至N₂，整個過程中放出的熱量為      kJ。

 

Answer 1

【答案】

（1）增大

（2）（或0.11）         （或14.3%）

（3）867

【解析】

試題分析：（1）由圖可以知道，2NO(g)N₂(g)＋O₂(g)為放熱反應，所以N₂ (g)＋O₂(g) 2NO (g)為吸熱反應，溫度高，K增大；

（2）          N₂ (g)＋O₂(g) 2NO (g)

起始濃度mol/L  5       2.5        0

轉化濃度mol/L  0.5     0.5         1

平衡濃度mol/L  4.5     2           1

所以，K=1×1÷（4.5×2）=，設N₂達到平衡的物質的量濃度為amol/L，根據平衡常數在同一溫度下不變可以得到，=，解得a=，所以N₂達到平衡的物質的量為mol，反應的的物質的量為mol，所以達到平衡后N₂的轉化率為。

（3）將CH₄(g)＋4NO₂(g)＝4NO(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g)與CH₄(g)＋4NO(g)＝2N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g)相加，可以得到2CH₄(g)＋4NO₂(g) ＝2CO₂(g)＋4H₂O(g) ＋2N₂(g)，△H＝－1734 kJ·mol^－1，所以1 mol CH₄還原NO₂至N₂，整個過程中放出的熱量為867KJ。

考點：化學平衡，熱化學方程式

點評：該大題綜合考查了化學平衡，熱化學方程式，是高考的熱門考點，該題的難度適中。