Question

【題目】近年我省汽車(chē)擁有量呈較快增長(zhǎng)趨勢(shì)。汽車(chē)尾氣已成為主要的空氣污染物；部分大城市交通干道的NOx和CO嚴(yán)重超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，已具有發(fā)生光化學(xué)煙霧污染的潛在危險(xiǎn)。

（1）某研究性學(xué)習(xí)小組在一煙霧實(shí)驗(yàn)箱中對(duì)光化學(xué)煙霧形成進(jìn)行了模擬實(shí)驗(yàn)。測(cè)得煙霧的主要成分為CxHy(烴)、NO、NO2、O3、PAN (CH3COOONO2)，各種物質(zhì)的相對(duì)濃度隨時(shí)間的變化，記錄于下圖。根據(jù)圖中數(shù)據(jù)，下列推論中，最不合理的是_____________

A．NO的消失的速率比CxHy快 B．NO生成NO2

C．CxHy及NO2可以生成PAN及O3 D．O3生成PAN

（2）汽車(chē)內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生的高溫會(huì)引起N2和O2的反應(yīng)：N2(g)+O2(g) 2NO(g)，是導(dǎo)致汽車(chē)尾氣中含有NO的原因之一。

①上圖表示在T1、T2兩種不同溫度下，一定量的NO發(fā)生分解過(guò)程中N2的體積分?jǐn)?shù)隨時(shí)間變化的圖像，根據(jù)圖像判斷反應(yīng)N2(g)+O2(g) 2NO(g)為___________(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)。

②2000℃時(shí)，向容積為2L的密閉容器中充入10 mol N2與5 mol O2，達(dá)到平衡后NO的物質(zhì)的量為2 mol，則2000℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝____________。該溫度下，若開(kāi)始時(shí)向上述容器中充入N2與O2均為1 mol，則達(dá)到平衡后N2的轉(zhuǎn)化率為_______________。

③為避免汽車(chē)尾氣中的有害氣體對(duì)大氣的污染，給汽車(chē)安裝尾氣凈化裝置。凈化裝置里裝有含Pd等過(guò)渡元素的催化劑，氣體在催化劑表面吸附與解吸作用的機(jī)理如右圖所示。 寫(xiě)出上述變化中的總化學(xué)反應(yīng)方程式：________________________。

（3）當(dāng)采用稀薄燃燒［指汽油在較大空/燃比(空氣與汽油的體積比)條件下的燃燒］發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，此時(shí)汽車(chē)排除尾氣中的主要污染物為NOx。為減少NOx的排放，采用了吸附-還原型催化劑，用CxHy(烴)催化還原NOx也可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

CH4(g)＋4NO(g) ＝2N2(g)＋CO2(g)+2H2O(g)； △H2

若1 mol CH4還原NO2至N2，整個(gè)過(guò)程中放出的熱量為867kJ，則△H2＝____________。

Answer 1

【答案】 D 吸熱 或0.11 1/7或14.3% 2NO+O2+4CO4CO2+N2 -1160kJmol-1

【解析】（1）A、由曲線(xiàn)斜率可知在某一時(shí)間段內(nèi)NO消失的速率比CxHy快，故A正確；B、NO的濃度一直在減少，NO2的濃度先增加后減少，在0-1時(shí)間段內(nèi)NO可能生成NO2，故B正確；C、圖中O3和PAN的濃度增加，CxHy的濃度減少，CxHy及NO2在某一時(shí)間段內(nèi)可能反應(yīng)生成PAN和O3，故C正確；D、O3的濃度一直在增加，不可能作為反應(yīng)物，故D錯(cuò)誤；故選D；

（2）①根據(jù)圖象判斷，T2曲線(xiàn)先到達(dá)平衡，反應(yīng)速率大，溫度較高，而溫度升高，氮?dú)獾捏w積分?jǐn)?shù)減小，說(shuō)明升高溫度平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，升高溫度向吸熱方向進(jìn)行，故正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，故答案為：吸熱

②利用三段式求出反應(yīng)混合物各組分物質(zhì)的量的變化量、平衡時(shí)反應(yīng)混合物各組分物質(zhì)的量，

N2（g）+O2（g）2NO（g），

起始（mol/L）：5 2.5 0

反應(yīng)（mol/L）：0.5 0.5 1

平衡（mol/L）：4.5 2 1

所以平衡常數(shù)k===；

令N2轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量為xmol，則

N2（g）+O2（g）2NO（g），

起始（mol）： 1 1 0

反應(yīng)（mol）： x x 2x

平衡（mol）：1-x 1-x 2x

所以平衡常數(shù)k===；解得x=，N2的轉(zhuǎn)化率為×100%=14.3%，故答案為： ；14.3%

③NO2為中間產(chǎn)物，反應(yīng)物為NO、O2、CO，產(chǎn)物為CO2、N2，反應(yīng)方程式為2NO+O2+4CO4CO2+N2，故答案為：2NO+O2+4CO4CO2+N2；

（3）①CH4（g）+4NO2（g）=4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H1=-574kJmol-1，②CH4（g）+4NO（g）=2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H2，將兩個(gè)方程式相加：

2CH4（g）+4NO2（g）=2N2（g）+2CO2（g）+4H2O（g）△H=-574kJmol-1+△H2

2mol -574kJmol-1+△H2

1mol 867kJmol-1

則： =，△H2=-1160kJmol-1，故答案為：-1160kJmol-1。