Question

（2010?海淀區(qū)二模）近年我國汽車擁有量呈較快增長趨勢(shì)，汽車尾氣已成為重要的空氣污染物．
（1）汽車內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)引起反應(yīng)：N₂（g）+O₂（g）?2NO（g），是導(dǎo)致汽車尾氣中含有NO的原因之一．
①該反應(yīng)的平衡常數(shù)的表達(dá)式為K=

c2(NO)

c(N2)c(O2)

，

．
②T℃時(shí)，向容積為2L的密閉容器中充入10mol N₂與5mol O₂，2min后達(dá)到平衡，此時(shí)NO的物質(zhì)的量為2mol，則O₂的化學(xué)反應(yīng)速率為

0.25mol/（L?min）

．
（2）一定量的NO發(fā)生分解的過程中，NO的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化的曲線如圖所示．（已知：T₁＜T₂）①由此推知，反應(yīng) N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）為（填“吸熱”或“放熱”）

放熱

反應(yīng)．
②一定溫度下，能夠說明反應(yīng) N₂（g）+O₂（g）?2NO（g） 已達(dá)到平衡的是（填序號(hào)）

bc

．
a．容器內(nèi)的壓強(qiáng)不發(fā)生變化       b．NO生成的速率和NO分解的速率相等
c．NO、N₂、O₂的濃度保持不變   d．單位時(shí)間內(nèi)生成4mol NO，同時(shí)消耗2mol N₂
（3）①當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)采用稀薄燃燒時(shí)，尾氣中的主要污染物為NOx，可用C_xH_y（烴）催化還原NO_x消除氮氧化物的污染．
已知：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
CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₃=-867kJ?mol^-1
則△H₂=

-1160kJ?mol^-1

．
②使用催化劑可以將汽車尾氣的主要有害成分一氧化碳（CO）和氮氧化物（NOx）轉(zhuǎn)化為無毒氣體，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為

2NO_x+2xCO═2xCO₂+N₂

．

Answer 1

分析：（1）①根據(jù)平衡常數(shù)等于生成物的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積；
②結(jié)合方程式N₂（g）+O₂（g）2NO（g），利用平衡三部曲求出，各物質(zhì)的物質(zhì)的量，再利用反應(yīng)速率公式計(jì)算；
（2）①根據(jù)圖象判斷，b曲線先到達(dá)平衡，反應(yīng)速率大，溫度較高，而溫度升高，NO的轉(zhuǎn)化率減小，說明升高溫度平衡向逆向移動(dòng)，正反應(yīng)放熱；
②可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等（同種物質(zhì)）或正逆反應(yīng)速率之比等于系數(shù)之比（不同物質(zhì)），平衡時(shí)各種物質(zhì)的物質(zhì)的量、濃度等不再發(fā)生變化，由此衍生的一些物理量不變，以此分析．
（3）①根據(jù)蓋斯定律來解答；
②根據(jù)化學(xué)方程式的書寫規(guī)則書寫方程式，

解答：解：（1）①平衡常數(shù)K=

c2(NO)

c(N2)c(O2)

，故答案為：

c2(NO)

c(N2)c(O2)

；
 ②N₂（g）+O₂（g）  2NO（g），
起始（mol）      10           5                  0
反應(yīng)（mol）      1            1                  2
平衡（mol）      9            4                  2
O₂的化學(xué)反應(yīng)速率V=

△C

△t

=

△n V

△t

=

1 mol  2L

2min

=0.25mol/（L?min），故答案為：0.25mol/（L?min）；
（2）①溫度升高，NO的轉(zhuǎn)化率減小，說明升高溫度平衡向逆向移動(dòng)，正反應(yīng)放熱，故答案為：放熱    
②a、該反應(yīng)是反應(yīng)氣體體積不變的反應(yīng)，所以無論反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)，體系的壓強(qiáng)始終不變，故a錯(cuò)誤；
b、NO的正逆反應(yīng)速率相等，所以達(dá)到平衡狀態(tài)，故b正確；
c、NO、N₂、O₂的濃度保持不變，達(dá)到平衡狀態(tài)，故c正確；
d、單位時(shí)間內(nèi)生成4molNO，同時(shí)消耗2molN₂，都是正反應(yīng)速率，不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故d錯(cuò)誤．
故答案為：bc；
（3）①CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₁=-574kJ?mol^-1    ①
         CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₂                 ②
根據(jù)蓋斯定律得：2CH₄（g）+4NO₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）+2N₂（g）△H₁+△H₂                    
1mol CH₄還原NO₂至N₂，整個(gè)過程中放出的熱量為867kJ，所以△H₁+△H₂=-1734kJ?mol^-1，則△H₂=-1734kJ?mol^-1+574kJ?mol^-1=-1160 kJ?mol^-1，故答案為：-1160kJ?mol^-1；        
②氮的氧化物（用NO_X表示）與CO相互反應(yīng)，生成N₂和CO₂．其化學(xué)方程式為：2NO_x+2xCO═2xCO₂+N₂；
故答案為：2NO_x+2xCO═2xCO₂+N₂

點(diǎn)評(píng)：本題考查化學(xué)平衡及相關(guān)計(jì)算，知識(shí)點(diǎn)較多，難度不大．