Question

控制、治理氮氧化物对大气的污染是改善大气质量的重要方面．

（1）光化学烟雾白天生成，傍晚消失，其主要成分为RH（烃）、NO、NO₂、O₃、PAN（CH₃COOONO₂），某地早上至中午这些物质的相对浓度变化如图1所示，则下列叙述合理的是______．（填字母）
a．早上8时交通繁忙期，光化学烟雾的主要成分为RH、NO
b．14时，光化学烟雾的主要成分为O₃、PAN
c．PAN、O₃由RH和NO直接反应生成
d．PAN直接由O₃转化生成
（2）火力发电厂的燃煤排烟中含大量的氮氧化物（NOx），可利用甲烷和NOx在一定条件下反应消除其污染，则CH₄与NO₂反应的化学方程式为______．
（3）在一密闭容器中发生反应2NO₂ ?2NO+O₂，反应过程中NO₂的浓度随时间变化的情况如图2所示．请回答：
①依曲线A，反应在前3min内氧气的平均反应速率为______．
②若曲线A、B分别表示的是该反应在某不同条件下的反应情况，则此条件是______（填“浓度”、“压强”、“温度”或“催化剂”）．
③曲线A、B分剐对应的反应平衡常数的大小关系是K_A______K_B．（填“＞”、“＜”或“=”）
（4）一定温度下，在一密闭容器中N₂O₅可发生下列反应：
2N₂O₅（g）?4NO₂（g）+O₂（g）I
2NO₂（g）?2NO（g）+O₂（g）II
则反应I的平衡常数表达式为______．若达平衡时，c（NO₂）=0.4mol?L^-1，c（O₂）=1.3mol?L^-1，则反应II中NO₂的转化率为______，N₂O₅（g）的起始浓度应不低于______mo1?L^-1．

Answer 1

解：（1）a．由图1早上8时光化学烟雾的主要成分为RH、NO，故a正确；
b．由图1可知14时，光化学烟雾的主要成分为O₃、PAN，故b正确；
c．根据质量守恒可知，氧元素质量不守恒，故c错误；
d．O₃的浓度一直在减少不可能是反应物，故d错误；
故选：a．b；
（2）甲烷和NO_x在一定条件下反应消除其污染，生成无毒物质N₂和CO₂、水，反应方程式为2NO₂+CH₄═N₂+CO₂+2H₂O，故答案为：2NO₂+CH₄═N₂+CO₂+2H₂O；
（3）①由图曲线A可知，3min内浓度NO₂变化为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内v（D₂）==0.0117mol/（L?min），故答案为：0.0117mol/（L?min）；
②该反应为体积减小的吸热反应，增大NO₂浓度，反应加快，但NO₂转化率降低；增大压强，反应加快，但NO₂转化率降低；使用催化剂，反应加快，转化率不变；升高温度，反应加快，平衡向正反应方向移动，NO₂转化率增大．故为升高温度，故答案为：温度；
③由②分析可知，曲线B的温度比曲线A的温度高，该反应为吸热反应，升高温度，平衡向正反应移动，平衡常数增大，即K_A＜K_B，故答案为：＜；
（4）平衡常数表达式K=，故答案为：
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
则建立关系：X+Y=1.3；4X-2Y=0.4；解得：X=0.5；Y=0.8；
反应II中NO₂的转化率为×100%=80%，N₂O₅（g）的起始浓度应不低于1mol?L^-1，故答案为：；80%；1．
分析：（1）a．由图1可知早上8时光化学烟雾的主要成分为RH、NO；
b．由图1可知14时，光化学烟雾的主要成分为O₃、PAN；
c．根据质量守恒判断；
d．O₃的浓度一直在减少不可能是反应物；
（2）甲烷和NO_x在一定条件下反应消除其污染，生成N₂和CO₂；
（3）①根据变化的浓度之比等于化学计量数之比以及反应速率公式v=来计算；
②由图象曲线A、B的变化可知，曲线B到达平衡时间较曲线A短，反应速率快，平衡时CD₂浓度较曲线A低，转化率高；
③由②分析可知，曲线B的温度比曲线A的温度高，该反应为吸热反应，升高温度，平衡向正反应移动，平衡常数增大；
（4）平衡常数表达式K=；
设出反应I和反应II产生的氧气的浓度分别为Xmo1?L^-1，Y mo1?L^-1，然后依据方程组建立关系求解，得出反应II中NO₂的转化率和N₂O₅（g）的起始浓度．
点评：本题主要考查了化学反应速率、化学平衡等知识点，平时还考查了学生的审题能力，培养了学生分析问题、解决问题的能力．