Question

【題目】消除氮氧化物污染對優化空氣質境至關重要。

（1）用CH4催化還原氮氧化物消除氮氧化物的污染發生的反應如下：

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

CH4(g)+4NO2(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-1160kJ/mol

若用0.2molCH4將NO2還原為N2，則整個過程中放出的熱量為________kJ。（假設水全部以氣態形式存在）

（2）用活性炭可處理大氣污染物NO。在2L密閉容器中加入NO和活性炭（無雜質），生成氣體E和F。當沮度分別在T1和T2時．測得反應達到平衡時各物質物質的量如下表；

①請結合上表數據．寫出NO與活性炭反應的化學方程式_______________。

②T1℃ 時，上述反應的平衡常數的值為________。如果已知T2＞T1，則該反應正反應的△H___（填“>”“<”或“=”）0

③ 在T1溫度下反應達到平衡后，下列措施不能增大NO轉化率的是_______。

a．降低溫度 b．增大壓強 c.增大c(NO) d．移去部分F

（3）汽車尾氣處理中的反應有2NO+2CO2CO2+N2。某溫度時，在1L密閉容器中充入0.1molCO和0.1mol NO，5s時反應達到平衡，測得NO的濃度為0.02mol/L，則反應開始至平衡時，NO的平均反應速率v(NO)=________。若此溫度下，某時刻測得CO、NO、N2、CO2的濃度分別為0.01mol/L、amol/L、0.01mol/L、0.04mol/L，要使反應向正反應方向進行，a的取值范圍為_____________。

（4）某課題組利用下圖所示裝置，探究NO2和O2化合生成N2O5形成原電池的過程。物質Y的名稱為_______，該電池的正極反應式應為___________。

Answer 1

【答案】 173.4 C+2NON2+CO2 0.5625 < bc 0.016mol/(L·s) a>0.01 五氧化二氮 O2+2N2O5+4e-=4NO3-

【解析】（1）已知①CH4（g）+4NO2（g）═4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-574kJ·mol－1，②CH4（g）+4NO（g）═2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-1 160kJ·mol－1，利用蓋斯定律將(①+②)/2，可得CH4（g）+2NO2（g）═N2（g）+CO2（g）+2H2O（g），△H=-（574+1160）/2kJ·mol－1=867kJ·mol－1，n（CH4）=4.48L/22.4L·mol－1=0.2mol，整個過程中放出的熱量為0.2mol×867kJ·mol－1=173.4kJ，

故答案為：173.4；

(2)①由表中數據可知，T1時C、NO、E、F的化學計量數之比為0.03：0.06：0.03：0.03=1：2：1：1，反應中C被氧化，結合原子守恒可知，生成為N2與CO2，且該反應為可逆反應，故反應方程式為：C+2NON2+CO2；

②從表中數據可知T1℃時的平衡濃度c（NO）=0.04mol/1L=0.04mol·L－1，c（N2）=c（CO2）=0.03mol/1L=0.03mol·L－1，故T1℃時該反應的平衡常數為K1=0.03×0.03/0.042=9/16= 0.5625，故答案為： 0.5625

由表中數據可知，溫度由T1變為T2，平衡向逆反應移動，T2＞T1，則該反應正反應的△H<0；

③ 對于這個反應C+2NO = N2+CO2 ,在T1溫度下反應達到平衡后，a．因為本反應是放熱反應，降低溫度，平衡正向移動，NO轉化率增大； b．于反應前后氣體體積不變（氣體分子數相等2=1+1），增大壓強 ，平衡不移動，NO的轉化率不變；C、 c.增大c(NO) ，C是固體，由于反應前后氣體體積不變（氣體分子數相等2=1+1），其實這是一個等效平衡，在恒溫恒壓，氣體分字數相等的條件下,只要是按開始時加入反應物的比例加入反應物，重新平衡后，與之前的平衡是等效的（也就是各種氣體的體積百分比相同，物質的量的百分數相等，質量百分數相等），NO的轉化率不變； d．移去部分F ，相當于減小生成物濃度，平衡正向移動，NO轉化率增大；故bc符合題意，選bc。

（3） 2NO + 2CO2CO2 + N2

起始/mol·L－1 0.1 0.1 0 0

反應/mol·L－1 0.08 0.08 0.08 0.04

平衡/mol·L－1 0.02 0.02 0.08 0.04

v(NO)=0.08mol·L－1/5s=0.016mol/(L·s)

T1℃時，在1L的密閉容器中，充入0.1mol CO和0.1mol NO，達到平衡時，測得NO的濃度為0.02mol·L-1，則此溫度下平衡常數K=

某時刻測得CO、NO、N2、CO2的濃度分別為0.01mol·L－1、a mol·L－1、0.01mol·L－1、0.04mol·L－1，要使反應向正方向進行Q＜K=1600

Q=，a＞0.01；

（4）石墨I是電池負極，NO2失去電子，氮化合價升高，Y為N2O5，名稱為五氧化二氮；電池正極發生還原反應，電極反應為： O2+2N2O5+4e-=4NO3-。