Question

汽車內燃機工作時產生的高溫會引起N₂和O₂的反應：N₂（g）+O₂（g）?2NO（g），是導致汽車尾氣中含有NO的原因之一．某同學為控制污染，對該反應進行研究．


（1）如圖1表示在T₁、T₂兩種不同溫度下，一定量的NO發(fā)生分解過程中N₂的體積分數隨時間變化的圖象，根據圖象判斷反應N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）為______（填“吸熱”或“放熱”）反應．
（2）2000℃時，向容積為2L的密閉容器中充入10molN₂與5mol O₂，達到平衡后NO的物質的量為2mol，則2000℃時該反應的平衡常數K=______．該溫度下，若開始時向上述容器中充入N₂與O₂均為1mol，則達到平衡后N₂的轉化率為______．
（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：______．

Answer 1

（1）根據圖象判斷，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．
故答案為：吸熱
（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）+O₂（g）?2NO（g），
起始（mol）：10       5         0
反應（mol）：1        1         2
平衡（mol）：9        4         2
所以平衡常數k=

[c(NO)]2

c(N2)?c(O2)

=

( 2mol 2L )2

9mol 2L × 4mol 2L

=

1

9

；
令N₂轉化的物質的量為xmol，則
             N₂（g）+O₂（g）?2NO（g），
起始（mol）：1      1              0
反應（mol）：x      x              2x
平衡（mol）：1-x   1-x            2x
所以

( 2xmol 2L )2

(1-x)mol 2L × (1-x)mol 2L

=

1

9

，解得x=

1

7

，
N₂的轉化率為

1 7 mol

1mol

×100%=14.3%．
故答案為：

1

9

；14.3%
（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=4CO₂+N₂．
故答案為：2NO+O₂+4CO=4CO₂+N₂