Question

4．汽車尾氣是造成空氣污染的原因之一，汽車三元催化器中的催化劑將增強汽車尾氣中 CO、C、H，和NO三種氣體的活性．使它們相互反應(yīng)生成無污染氣體除去，
（1）汽車尾氣凈化的主要原理為2NO（g）十2CO（g）$\stackrel{催化劑}{?}$2CO₂（g）+N₂（g），在密閉容器中發(fā)生該反應(yīng)反位時，c（CO₂）隨溫度（T）、催化劑的表面積（S）和時間（t）的變化曲線如圖所示．據(jù)此判斷：
①汽車三元催化器正常工作時出氣口溫度通常比進氣口溫度高（填“高”或“低”）．
②在T₂溫度下，0～2s內(nèi)的平均反應(yīng)速率v（N₂）=0.05mol/（L•s）．
③當固體催化劑的質(zhì)量-定時．增大其表面積可提高催化劑效能，若等質(zhì)量的催化劑的表面積S₁＞S₂，在圖中畫出c（CO₂）在T₁、S₂條件下達到平衡過程中的變化曲線．
（2）C₂H₂也可在催化劑作用下還原NO，從而消除氫氧化物的污染．
①已知甲烷還原NO的過程：CH₄（g）十 4NO（g）$\stackrel{催化劑}{?}$2N₂（g）十CO₂（ g）十 2H₂0（g）△H＜0
該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式為K=$\frac{{c}^{2}（{N}_{2}）•c（C{O}_{2}）•{c}^{2}（{H}_{2}0）}{c（C{H}_{4}）•{c}^{4}（NO）}$：溫度升高K值減�。ㄌ睢霸龃蟆被颉皽p小”）．
②一定條件下，將CH₄（g）和NO₂（g）置于密閉容器中，也可以發(fā)生化學(xué)反應(yīng)：
CH₄（g）+2NO₂（g ）$\stackrel{催化劑}{?}$N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H＜0，能提高NO₂轉(zhuǎn)化率的措施有bc（填選項序號）．
a．增加原催化劑的表面積  b．降低溫度   c．減小投料比[$\frac{n（N{O}_{2}）}{n（C{H}_{4}）}$]d．增大壓強．

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)溫度對平衡移動的影響判斷反應(yīng)的熱效應(yīng)；
②由圖可知，T₂溫度平衡時，二氧化碳的濃度變化量為0.1mol/L，根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計算計算v（CO₂），再根據(jù)速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比計算v（N₂）；
③接觸面積越大反應(yīng)速率越快，到達平衡的時間越短，催化劑的表面積S₁＞S₂，S₂條件下達到平衡所用時間更長，但催化劑不影響平衡移動，平衡時二氧化碳的濃度與溫度T₁到達平衡時相同；
（2）①根據(jù)平衡常數(shù)等于生成物濃度的系數(shù)次冪之積除以反應(yīng)濃度系數(shù)次冪之積寫平衡常數(shù)的表達式，根據(jù)溫度對平衡移動的影響判斷反應(yīng)的平衡常數(shù)的變化；
②根據(jù)化學(xué)平衡移動影響因素判斷．

解答 解：（1）①根據(jù)圖可知，可知T₁＞T₂，溫度越高n（CO₂）越小，平衡逆向移動，所以該反應(yīng)的正反應(yīng)方向△H＜0，即為放熱反應(yīng)，所以出氣口溫度通常比進氣口溫度高，
故答案為：高；
②由圖可知，T₂溫度時2s到達平衡，平衡時二氧化碳的濃度變化量為0.1mol/L，故v（CO₂）=$\frac{0.2mol/L}{2s}$=0.1mol/（L•s），速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比，故v（N₂）=0.5v（CO₂）=0.5×0.1mol/（L•s）=0.05mol/（L•s），
故答案為：0.05mol/（L•s）；
③接觸面積越大反應(yīng)速率越快，到達平衡的時間越短，催化劑的表面積S₁＞S₂，S₂條件下達到平衡所用時間更長，但催化劑不影響平衡移動，平衡時二氧化碳的濃度與溫度T₁到達平衡時相同，故c（CO₂）在T₁、S₂條件下達到平衡過程中的變化曲線為：，
故答案為：；
（2）①根據(jù)平衡常數(shù)等于生成物濃度的系數(shù)次冪之積除以反應(yīng)濃度系數(shù)次冪之積，所以K=$\frac{{c}^{2}（{N}_{2}）•c（C{O}_{2}）•{c}^{2}（{H}_{2}0）}{c（C{H}_{4}）•{c}^{4}（NO）}$，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度時平衡逆向移動，所以平衡常數(shù)減小，
故答案為：$\frac{{c}^{2}（{N}_{2}）•c（C{O}_{2}）•{c}^{2}（{H}_{2}0）}{c（C{H}_{4}）•{c}^{4}（NO）}$；減��；
②a．增加原催化劑的表面積，同時加快正逆反應(yīng)速率，化學(xué)平衡不移動，故錯誤；
b．該反應(yīng)△H＜0，正反應(yīng)方向放熱，降低溫度向正反應(yīng)方向進行，可提高轉(zhuǎn)化率，故正確；
c．減小投料比，則相當于增大了甲烷濃度，可提高NO₂轉(zhuǎn)化率，故正確；
d．反應(yīng)前后氣體體積之和相同，增大壓強化學(xué)平衡不發(fā)生移動，故錯誤；
故選：bc．

點評 本題考查影響化學(xué)平衡移動的因素和化學(xué)平衡常數(shù)的表達和應(yīng)用，難度不大，注意分析化學(xué)平衡中有關(guān)曲線的變化規(guī)律，仔細觀察圖象．