Question

【题目】环境问题已成为人类共同关注的话题，燃煤废气、汽车尾气中的氮氧化物(NOx)、CO等有害气体，消除方法有多种。

（1）用稀土等催化剂能将汽车尾气中的CO、NOx、碳氢化合物转化成无毒物质，从而减少汽车尾气污染。已知：

①N2(g)+ O2(g)＝2NO(g)△H＝180.5 kJ/mol

②2C(s)+ O2(g)＝2CO(g)△H＝—221kJ/mol

③C(s)+ O2(g)＝CO2(g)△H＝—393. 5 kJ/mol

写出NO(g)与CO(g)催化转化成N2(g)和CO2(g)的热化学方程式__________________。

（2）①用甲烷催化还原氮的氧化物可消除氮氧化物的污染CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=QkJ·mol-1，写出上述反应的平衡常数表达式_______，已知该反应的平衡常数K随温度升高而减小，则Q_______0（填“>”或“<”或“=”）。

②某温度下，密闭容器中CH4与NO的起始浓度分别为1mol/L、2mol/L，其中c(NO)随时间变化如图所示，t2时达到平衡，保持温度不变在t2时将容器容积压缩到一半，请画出t2-t3 c(CH4)随时间变化的曲线。_______

（3）①为提高反应：CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)中的转化率，可以采取在恒压条件下充入稀有气体，解释其原因______________。

②电解吸收法处理氮氧化物废气的基本原理是用硝酸吸收氮氧化物生成NO2-，同时用石墨电极电解将NO2-转化成NO3-，电解条件下循环利用NO3-来处理氮氧化物。写出该法处理NO2总反应的化学方程式_______。

Answer 1

【答案】 2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g) △H=-746.5kJ/mol K= < 恒压充入稀有气体后体积增大，有效气体的压强减少，平衡向正反应方向移动。 2NO2+2H2O2HNO3+H2

【解析】（1）①N2(g)+ O2(g)＝2NO(g) △H＝180.5 kJ/mol ，②2C(s)+ O2(g)＝2CO(g) △H＝—221kJ/mol，③C(s)+ O2(g)＝CO2(g) △H＝—393.5 kJ/mol，方程式③×2-②-①得NO（g）+2CO（g）=N2（g）+2CO2（g），所以△H=（-393.5kJ/mol）×2-（-221.0kJ/mol）-（+180.5kJ/mol）=-746.5kJ/mol，热化学方程式为2NO（g）+2CO（g）=N2（g）+2CO2（g）△H=-746.5kJ/mol。

（2）①根据平衡常数的定义，CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)的平衡常数表达式K=，该反应的平衡常数K随温度升高而减小，说明升高温度，平衡逆向移动，而升高温度，平衡向吸热反应方向移动，则该反应的正向为放热反应，Q<0。

②该反应为左右气体系数和相等的可逆反应，保持温度不变在t2时将容器容积压缩到一半，增大压强，体积减小，c(NO)由原来的0.5mol/L增大到1.0mol/L，图像为。

（3）①恒压充入稀有气体后体积增大，有效气体的压强减少，平衡向正反应方向移动，所以可以提高反应的转化率。

②根据题意，电解吸收法处理氮氧化物废气的基本原理是用硝酸吸收氮氧化物生成NO2-，同时用石墨电极电解将NO2-转化成NO3-，氮元素的化合价由+3价升高到+5价，NO2-在电解池的阳极放电生成硝酸根离子，溶液中的H＋在阴极放电生成氢气，电解条件下循环利用NO3-来处理氮氧化物。则该法处理NO2总反应的化学方程式为2NO2+2H2O2HNO3+ H2。