Question

【题目】消除氮氧化物污染对优化空气质境至关重要。

（1）用CH4催化还原氮氧化物消除氮氧化物的污染发生的反应如下：

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将NO2还原为N2，则整个过程中放出的热量为________kJ。（假设水全部以气态形式存在）

（2）用活性炭可处理大气污染物NO。在2L密闭容器中加入NO和活性炭（无杂质），生成气体E和F。当沮度分别在T1和T2时．测得反应达到平衡时各物质物质的量如下表；

①请结合上表数据．写出NO与活性炭反应的化学方程式_______________。

②T1℃ 时，上述反应的平衡常数的值为________。如果已知T2＞T1，则该反应正反应的△H___（填“>”“<”或“=”）0

③ 在T1温度下反应达到平衡后，下列措施不能增大NO转化率的是_______。

a．降低温度 b．增大压强 c.增大c(NO) d．移去部分F

（3）汽车尾气处理中的反应有2NO+2CO2CO2+N2。某温度时，在1L密闭容器中充入0.1molCO和0.1mol NO，5s时反应达到平衡，测得NO的浓度为0.02mol/L，则反应开始至平衡时，NO的平均反应速率v(NO)=________。若此温度下，某时刻测得CO、NO、N2、CO2的浓度分别为0.01mol/L、amol/L、0.01mol/L、0.04mol/L，要使反应向正反应方向进行，a的取值范围为_____________。

（4）某课题组利用下图所示装置，探究NO2和O2化合生成N2O5形成原电池的过程。物质Y的名称为_______，该电池的正极反应式应为___________。

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，利用盖斯定律将(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，整个过程中放出的热量为0.2mol×867kJ·mol－1=173.4kJ，

故答案为：173.4；

(2)①由表中数据可知，T1时C、NO、E、F的化学计量数之比为0.03：0.06：0.03：0.03=1：2：1：1，反应中C被氧化，结合原子守恒可知，生成为N2与CO2，且该反应为可逆反应，故反应方程式为：C+2NON2+CO2；

②从表中数据可知T1℃时的平衡浓度c（NO）=0.04mol/1L=0.04mol·L－1，c（N2）=c（CO2）=0.03mol/1L=0.03mol·L－1，故T1℃时该反应的平衡常数为K1=0.03×0.03/0.042=9/16= 0.5625，故答案为： 0.5625

由表中数据可知，温度由T1变为T2，平衡向逆反应移动，T2＞T1，则该反应正反应的△H<0；

③ 对于这个反应C+2NO = N2+CO2 ,在T1温度下反应达到平衡后，a．因为本反应是放热反应，降低温度，平衡正向移动，NO转化率增大； b．于反应前后气体体积不变（气体分子数相等2=1+1），增大压强 ，平衡不移动，NO的转化率不变；C、 c.增大c(NO) ，C是固体，由于反应前后气体体积不变（气体分子数相等2=1+1），其实这是一个等效平衡，在恒温恒压，气体分字数相等的条件下,只要是按开始时加入反应物的比例加入反应物，重新平衡后，与之前的平衡是等效的（也就是各种气体的体积百分比相同，物质的量的百分数相等，质量百分数相等），NO的转化率不变； d．移去部分F ，相当于减小生成物浓度，平衡正向移动，NO转化率增大；故bc符合题意，选bc。

（3） 2NO + 2CO2CO2 + N2

起始/mol·L－1 0.1 0.1 0 0

反应/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℃时，在1L的密闭容器中，充入0.1mol CO和0.1mol NO，达到平衡时，测得NO的浓度为0.02mol·L-1，则此温度下平衡常数K=

某时刻测得CO、NO、N2、CO2的浓度分别为0.01mol·L－1、a mol·L－1、0.01mol·L－1、0.04mol·L－1，要使反应向正方向进行Q＜K=1600

Q=，a＞0.01；

（4）石墨I是电池负极，NO2失去电子，氮化合价升高，Y为N2O5，名称为五氧化二氮；电池正极发生还原反应，电极反应为： O2+2N2O5+4e-=4NO3-。