Question

乙醇汽油含氧量達35%，使燃料燃燒更加充分，使用車用乙醇汽油，尾氣排放的CO和碳氫化合物平均減少30%以上，有效的降低和減少了有害的尾氣排放．但是汽車使用乙醇汽油并不能減少NO_x的排放，對NO_x的有效消除成為環保領域的重要課題．
（1）NO_x排入空氣中，形成酸雨，造成空氣污染．NO_x中有一種紅棕色氣體，其溶于水的方程式是

 

．
（2）已知NO₂和N₂O₄的結構式分別是和．

物質	NO2	N2O4
化學鍵	N=O	N-N	N=O
鍵能（kJ/mol）	466	167	438

寫出NO₂轉化N₂O₄的熱化學方程式

 

．
（3）研究人員在汽車尾氣系統中裝置催化轉化劑，可有效降低NO_x的排放．
①寫出用CO還原NO生成N₂的化學方程式

 

．
②在實驗室中模仿此反應，在一定條件下的密閉容器中，測得NO轉化為N₂的轉化率隨溫度變化情況和

n(NO)

n(CO)

比例變化情況如圖．
為達到NO轉化為N₂的最佳轉化率，應該選用的溫度和

n(NO)

n(CO)

比例分別為

 

、

 

；該反應的△H

 

0（填“＞”、“＜”或“=”）．
（4）用C_xH_y（烴）催化還原NO_x也可消除氮氧化物生成無污染的物質．CH₄與NO發生反應的化學方程式為

 

．

Answer 1

分析：（1）二氧化氮是紅棕色的氣體，可以和水之間反應生成硝酸和一氧化氮；
（2）舊鍵的斷裂吸收能量，新鍵的生成釋放能量，根據吸收和釋放能量的多少判斷反應的吸放熱，焓變值等于二者之間的能量差；
（3）①CO還原NO生成N₂和二氧化碳，據此書寫方程式；
②根據圖象分析n（NO）/n（CO）=1時，在相同溫度下氮氣的轉化率最高；n（NO）/n（CO）=1時，溫度在900K左右氮氣的轉化率最高；
（4）CH₄與NO發生反應生成的無毒物質是氮氣、二氧化碳和水．

解答：解：（1）NO_x中有只有二氧化氮是紅棕色氣體，可以和水之間反應生成硝酸和一氧化氮，其溶于水的方程式是3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，
故答案為：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO；
（2）NO₂轉化N₂O₄的過程中，舊鍵的斷裂吸收能量為2×466kJ=932kJ，新鍵的生成釋放能量為：167+438×4=1919kJ，該反應是放熱的，放出的熱量是1919kJ-932kJ=987kJ，所以2NO₂（g）=N₂O₄（g），△H=-987kJ/mol，
故答案為：2NO₂（g）=N₂O₄（g），△H=-987kJ/mol；
（3）①CO還原NO生成N₂和二氧化碳，化學方程式為：2CO+2NO=N₂+2CO₂，
故答案為：2CO+2NO=N₂+2CO₂；
②根據圖象分析n（NO）/n（CO）=1時，在相同溫度下氮氣的轉化率最高；n（NO）/n（CO）=1時，溫度在900K左右氮氣的轉化率最高，溫度越高，氮氣的轉化率越大，所以平衡正向進行，該反應是吸熱的，
故答案為：900K；1：1；＞；
（4）CH₄與NO發生反應生成的無毒物質是氮氣、二氧化碳和水，化學方程式為：CH₄+4NO=2N₂+CO₂+2H₂O．
故答案為：CH₄+4NO=2N₂+CO₂+2H₂O．

點評：本題涉及熱化學、化學鍵鍵能和化學反應的焓變值間的關系以及化學平衡的移動等方面的知識，屬于綜合知識的考查，難度不大．