Question

汽車內(nèi)燃機工作時產(chǎn)生的高溫會引起N₂和O₂發(fā)生反應(yīng)生成NO氣體，是導(dǎo)致汽車尾氣中含有NO的原因之一．
（1）如圖表示在T₁、T₂兩種不同溫度下，一定量的NO發(fā)生反應(yīng)：2NO（g）?N₂（g）+O₂（g）．反應(yīng)過程中N₂的體積分數(shù)隨時間變化的圖象．升高溫度，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K將

減小

（填“增大”、“減小”或“不變”）．
（2）2000℃時，向容積為2L的密閉容器中充入10mol N₂與5mol O₂，達到平衡后NO的物質(zhì)的量為2mol，則2000℃時該反應(yīng)的平衡常數(shù)K的數(shù)值為

1

9

．該溫度下，若開始時向上述容器中充入N₂與O₂均為1mol，則達到平衡后N₂的轉(zhuǎn)化率為

1

7

或14.3%

．
（3）研究發(fā)現(xiàn)，用CH₄催化還原NO_x可以消除氮氧化物的污染．例如：
CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₁=-574kJ?mol^-1
CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-1160kJ?mol^-1
若1mol CH₄還原NO₂至N₂，整個過程中放出的熱量為

867

kJ．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)“先拐先平數(shù)值大”知，T₁＜T₂，升高溫度氮氣的體積分數(shù)減小，平衡向逆反應(yīng)方向移動，根據(jù)反應(yīng)物和生成物濃度的變化判斷K的變化；
（2）平衡常數(shù)為產(chǎn)物濃度系數(shù)次冪的乘積與反應(yīng)物濃度系數(shù)次冪的乘積的比，所以該反應(yīng)平衡常數(shù)為k=

C2(NO)

C(N2)C(O2)

利用三段式求出反應(yīng)混合物各組分物質(zhì)的量的變化量、平衡時反應(yīng)混合物各組分物質(zhì)的量，再求出平衡濃度，代入平衡常數(shù)表達式計算；
令N₂轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量為xmol，利用三段式求出反應(yīng)混合物各組分物質(zhì)的量的變化量、平衡時反應(yīng)混合物各組分物質(zhì)的量，再求出平衡濃度，代入平衡常數(shù)列方程，求出x值，再根據(jù)轉(zhuǎn)化率定義計算．
（3）先將兩個方程式相加得甲烷轉(zhuǎn)化為氮氣的方程式，根據(jù)甲烷和熱量的關(guān)系計算放出的熱量．

解答：解：（1）根據(jù)“先拐先平數(shù)值大”知，T₁＜T₂，升高溫度氮氣的體積分數(shù)減小，平衡向逆反應(yīng)方向移動，反應(yīng)物濃度增大，生成物濃度減小，平衡常數(shù)K減��；
故答案為：減�。�
（2）利用三段式求出反應(yīng)混合物各組分物質(zhì)的量的變化量、平衡時反應(yīng)混合物各組分物質(zhì)的量．
              N₂（g）+O₂（g）?2NO（g），
起始（mol）：10       5         0
反應(yīng)（mol）：1        1         2
平衡（mol）：9        4         2
所以平衡常數(shù)k=

C2(NO)

C(N2)C(O2)

=

2mol 2L

9mol 2L . 4mol 2L

=

1

9

令N₂轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量為xmol，則
             N₂（g）+O₂（g）?2NO（g），
起始（mol）：1      1              0
反應(yīng)（mol）：x      x              2x
平衡（mol）：1-x   1-x            2x
所以

2xmol 2L

(1-x)mol 2L . (1-x)mol 2L

=

1

9

解得x=

1

7

，N₂的轉(zhuǎn)化率為

1 7 mol

1mol

×100%=14.3%；
故答案為：

1

9

（或0.11），

1

7

（或14.3%）；
（3）設(shè)放出的熱量為y．
將兩個方程式CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₁=-574kJ?mol^-1、CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-1160kJ?mol^-1相加得：
2CH₄（g）+4NO₂（g）=2N₂（g）+2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1734kJ?mol^-1
2mol                                           1734KJ
1mol                                              y                                             
y=867KJ
故答案為：867．

點評：本題考查了化學(xué)平衡的有關(guān)計算、反應(yīng)熱的計算等知識點，根據(jù)三段式法進行化學(xué)平衡的有關(guān)計算、根據(jù)物質(zhì)的量與熱量的關(guān)系式計算放出的熱量即可，注意化學(xué)平衡常數(shù)有溫度有關(guān)，與化學(xué)反應(yīng)方程式的書寫有關(guān)，為易錯點．