Question

乙醇汽油含氧量达35%，使燃料燃烧更加充分，使用车用乙醇汽油，尾气排放的CO和碳氢化合物平均减少30%以上，有效的降低和减少了有害的尾气排放．但是汽车使用乙醇汽油并不能减少NO_x的排放，对NO_x的有效消除成为环保领域的重要课题．
（1）NO_x排入空气中，形成酸雨，造成空气污染．NO_x中有一种红棕色气体，其溶于水的方程式是

 

．
（2）已知NO₂和N₂O₄的结构式分别是和．

物质	NO2	N2O4
化学键	N=O	N-N	N=O
键能（kJ/mol）	466	167	438

写出NO₂转化N₂O₄的热化学方程式

 

．
（3）研究人员在汽车尾气系统中装置催化转化剂，可有效降低NO_x的排放．
①写出用CO还原NO生成N₂的化学方程式

 

．
②在实验室中模仿此反应，在一定条件下的密闭容器中，测得NO转化为N₂的转化率随温度变化情况和

n(NO)

n(CO)

比例变化情况如图．
为达到NO转化为N₂的最佳转化率，应该选用的温度和

n(NO)

n(CO)

比例分别为

 

、

 

；该反应的△H

 

0（填“＞”、“＜”或“=”）．
（4）用C_xH_y（烃）催化还原NO_x也可消除氮氧化物生成无污染的物质．CH₄与NO发生反应的化学方程式为

 

．

Answer 1

分析：（1）二氧化氮是红棕色的气体，可以和水之间反应生成硝酸和一氧化氮；
（2）旧键的断裂吸收能量，新键的生成释放能量，根据吸收和释放能量的多少判断反应的吸放热，焓变值等于二者之间的能量差；
（3）①CO还原NO生成N₂和二氧化碳，据此书写方程式；
②根据图象分析n（NO）/n（CO）=1时，在相同温度下氮气的转化率最高；n（NO）/n（CO）=1时，温度在900K左右氮气的转化率最高；
（4）CH₄与NO发生反应生成的无毒物质是氮气、二氧化碳和水．

解答：解：（1）NO_x中有只有二氧化氮是红棕色气体，可以和水之间反应生成硝酸和一氧化氮，其溶于水的方程式是3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，
故答案为：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO；
（2）NO₂转化N₂O₄的过程中，旧键的断裂吸收能量为2×466kJ=932kJ，新键的生成释放能量为：167+438×4=1919kJ，该反应是放热的，放出的热量是1919kJ-932kJ=987kJ，所以2NO₂（g）=N₂O₄（g），△H=-987kJ/mol，
故答案为：2NO₂（g）=N₂O₄（g），△H=-987kJ/mol；
（3）①CO还原NO生成N₂和二氧化碳，化学方程式为：2CO+2NO=N₂+2CO₂，
故答案为：2CO+2NO=N₂+2CO₂；
②根据图象分析n（NO）/n（CO）=1时，在相同温度下氮气的转化率最高；n（NO）/n（CO）=1时，温度在900K左右氮气的转化率最高，温度越高，氮气的转化率越大，所以平衡正向进行，该反应是吸热的，
故答案为：900K；1：1；＞；
（4）CH₄与NO发生反应生成的无毒物质是氮气、二氧化碳和水，化学方程式为：CH₄+4NO=2N₂+CO₂+2H₂O．
故答案为：CH₄+4NO=2N₂+CO₂+2H₂O．

点评：本题涉及热化学、化学键键能和化学反应的焓变值间的关系以及化学平衡的移动等方面的知识，属于综合知识的考查，难度不大．