Question

【題目】汽車內燃機工作時產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分解產生N2和O2的過程中N2的體積分數隨時間t變化如圖1所示．根據圖像判斷反應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 ， 發生N2（g）+O2（g）═2NO（g）反應，2min后達到平衡狀態，NO的物質的量為1mol，則2min內氧氣的平均反應速率為 ， 該溫度下，反應的平衡常數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的量的變化量、平衡時反應混合物各組分物質的量．

	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k= = = ；
令N2轉化的物質的量為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為中間產物，反應物為NO、O2、CO，產物為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本質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；化學平衡狀態的特征：“等”即 V正=V逆>0；“動”即是動態平衡，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（等效）才能正確解答此題．