Question

控制、治理氮氧化物對大氣的污染是改善大氣質量的重要方面．

（1）光化學煙霧白天生成，傍晚消失，其主要成分為RH（烴）、NO、NO₂、O₃、PAN（CH₃COOONO₂），某地早上至中午這些物質的相對濃度變化如圖1所示，則下列敘述合理的是______．（填字母）
a．早上8時交通繁忙期，光化學煙霧的主要成分為RH、NO
b．14時，光化學煙霧的主要成分為O₃、PAN
c．PAN、O₃由RH和NO直接反應生成
d．PAN直接由O₃轉化生成
（2）火力發(fā)電廠的燃煤排煙中含大量的氮氧化物（NOx），可利用甲烷和NOx在一定條件下反應消除其污染，則CH₄與NO₂反應的化學方程式為______．
（3）在一密閉容器中發(fā)生反應2NO₂ ?2NO+O₂，反應過程中NO₂的濃度隨時間變化的情況如圖2所示．請回答：
①依曲線A，反應在前3min內氧氣的平均反應速率為______．
②若曲線A、B分別表示的是該反應在某不同條件下的反應情況，則此條件是______（填“濃度”、“壓強”、“溫度”或“催化劑”）．
③曲線A、B分剮對應的反應平衡常數的大小關系是K_A______K_B．（填“＞”、“＜”或“=”）
（4）一定溫度下，在一密閉容器中N₂O₅可發(fā)生下列反應：
2N₂O₅（g）?4NO₂（g）+O₂（g）I
2NO₂（g）?2NO（g）+O₂（g）II
則反應I的平衡常數表達式為______．若達平衡時，c（NO₂）=0.4mol?L^-1，c（O₂）=1.3mol?L^-1，則反應II中NO₂的轉化率為______，N₂O₅（g）的起始濃度應不低于______mo1?L^-1．

Answer 1

解：（1）a．由圖1早上8時光化學煙霧的主要成分為RH、NO，故a正確；
b．由圖1可知14時，光化學煙霧的主要成分為O₃、PAN，故b正確；
c．根據質量守恒可知，氧元素質量不守恒，故c錯誤；
d．O₃的濃度一直在減少不可能是反應物，故d錯誤；
故選：a．b；
（2）甲烷和NO_x在一定條件下反應消除其污染，生成無毒物質N₂和CO₂、水，反應方程式為2NO₂+CH₄═N₂+CO₂+2H₂O，故答案為：2NO₂+CH₄═N₂+CO₂+2H₂O；
（3）①由圖曲線A可知，3min內濃度NO₂變化為0.2mol/L-0.13mol/L=0.07mol/L，由方程式可知△c（D₂）=×0.07mol/L=0.035mol/L，所以3min內v（D₂）==0.0117mol/（L?min），故答案為：0.0117mol/（L?min）；
②該反應為體積減小的吸熱反應，增大NO₂濃度，反應加快，但NO₂轉化率降低；增大壓強，反應加快，但NO₂轉化率降低；使用催化劑，反應加快，轉化率不變；升高溫度，反應加快，平衡向正反應方向移動，NO₂轉化率增大．故為升高溫度，故答案為：溫度；
③由②分析可知，曲線B的溫度比曲線A的溫度高，該反應為吸熱反應，升高溫度，平衡向正反應移動，平衡常數增大，即K_A＜K_B，故答案為：＜；
（4）平衡常數表達式K=，故答案為：
2N₂O₅（g）?4NO₂（g）+O₂（g）
2X 4Xmo1?L^-1 Xmo1?L^-1
2NO₂（g）?2NO（g）+O₂（g）
2Ymo1?L^-1 Ymo1?L^-1
則建立關系：X+Y=1.3；4X-2Y=0.4；解得：X=0.5；Y=0.8；
反應II中NO₂的轉化率為×100%=80%，N₂O₅（g）的起始濃度應不低于1mol?L^-1，故答案為：；80%；1．
分析：（1）a．由圖1可知早上8時光化學煙霧的主要成分為RH、NO；
b．由圖1可知14時，光化學煙霧的主要成分為O₃、PAN；
c．根據質量守恒判斷；
d．O₃的濃度一直在減少不可能是反應物；
（2）甲烷和NO_x在一定條件下反應消除其污染，生成N₂和CO₂；
（3）①根據變化的濃度之比等于化學計量數之比以及反應速率公式v=來計算；
②由圖象曲線A、B的變化可知，曲線B到達平衡時間較曲線A短，反應速率快，平衡時CD₂濃度較曲線A低，轉化率高；
③由②分析可知，曲線B的溫度比曲線A的溫度高，該反應為吸熱反應，升高溫度，平衡向正反應移動，平衡常數增大；
（4）平衡常數表達式K=；
設出反應I和反應II產生的氧氣的濃度分別為Xmo1?L^-1，Y mo1?L^-1，然后依據方程組建立關系求解，得出反應II中NO₂的轉化率和N₂O₅（g）的起始濃度．
點評：本題主要考查了化學反應速率、化學平衡等知識點，平時還考查了學生的審題能力，培養(yǎng)了學生分析問題、解決問題的能力．