Question

【題目】近年我省汽車擁有量呈較快增長趨勢。汽車尾氣已成為主要的空氣污染物；部分大城市交通干道的NOx和CO嚴重超過國家標準，已具有發生光化學煙霧污染的潛在危險。

（1）某研究性學習小組在一煙霧實驗箱中對光化學煙霧形成進行了模擬實驗。測得煙霧的主要成分為CxHy(烴)、NO、NO2、O3、PAN (CH3COOONO2)，各種物質的相對濃度隨時間的變化，記錄于下圖。根據圖中數據，下列推論中，最不合理的是_____________

A．NO的消失的速率比CxHy快 B．NO生成NO2

C．CxHy及NO2可以生成PAN及O3 D．O3生成PAN

（2）汽車內燃機工作時產生的高溫會引起N2和O2的反應：N2(g)+O2(g) 2NO(g)，是導致汽車尾氣中含有NO的原因之一。

①上圖表示在T1、T2兩種不同溫度下，一定量的NO發生分解過程中N2的體積分數隨時間變化的圖像，根據圖像判斷反應N2(g)+O2(g) 2NO(g)為___________(填“吸熱”或“放熱”)反應。

②2000℃時，向容積為2L的密閉容器中充入10 mol N2與5 mol O2，達到平衡后NO的物質的量為2 mol，則2000℃時該反應的平衡常數K＝____________。該溫度下，若開始時向上述容器中充入N2與O2均為1 mol，則達到平衡后N2的轉化率為_______________。

③為避免汽車尾氣中的有害氣體對大氣的污染，給汽車安裝尾氣凈化裝置。凈化裝置里裝有含Pd等過渡元素的催化劑，氣體在催化劑表面吸附與解吸作用的機理如右圖所示。 寫出上述變化中的總化學反應方程式：________________________。

（3）當采用稀薄燃燒［指汽油在較大空/燃比(空氣與汽油的體積比)條件下的燃燒］發動機時，此時汽車排除尾氣中的主要污染物為NOx。為減少NOx的排放，采用了吸附-還原型催化劑，用CxHy(烴)催化還原NOx也可消除氮氧化物的污染。

例如：CH4(g)＋4NO2(g)＝4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)； △H1＝－574 kJ/mol

CH4(g)＋4NO(g) ＝2N2(g)＋CO2(g)+2H2O(g)； △H2

若1 mol CH4還原NO2至N2，整個過程中放出的熱量為867kJ，則△H2＝____________。

Answer 1

【答案】 D 吸熱 或0.11 1/7或14.3% 2NO+O2+4CO4CO2+N2 -1160kJmol-1

【解析】（1）A、由曲線斜率可知在某一時間段內NO消失的速率比CxHy快，故A正確；B、NO的濃度一直在減少，NO2的濃度先增加后減少，在0-1時間段內NO可能生成NO2，故B正確；C、圖中O3和PAN的濃度增加，CxHy的濃度減少，CxHy及NO2在某一時間段內可能反應生成PAN和O3，故C正確；D、O3的濃度一直在增加，不可能作為反應物，故D錯誤；故選D；

（2）①根據圖象判斷，T2曲線先到達平衡，反應速率大，溫度較高，而溫度升高，氮氣的體積分數減小，說明升高溫度平衡向正反應移動，升高溫度向吸熱方向進行，故正反應為吸熱反應，故答案為：吸熱

②利用三段式求出反應混合物各組分物質的量的變化量、平衡時反應混合物各組分物質的量，

N2（g）+O2（g）2NO（g），

起始（mol/L）：5 2.5 0

反應（mol/L）：0.5 0.5 1

平衡（mol/L）：4.5 2 1

所以平衡常數k===；

令N2轉化的物質的量為xmol，則

N2（g）+O2（g）2NO（g），

起始（mol）： 1 1 0

反應（mol）： x x 2x

平衡（mol）：1-x 1-x 2x

所以平衡常數k===；解得x=，N2的轉化率為×100%=14.3%，故答案為： ；14.3%

③NO2為中間產物，反應物為NO、O2、CO，產物為CO2、N2，反應方程式為2NO+O2+4CO4CO2+N2，故答案為：2NO+O2+4CO4CO2+N2；

（3）①CH4（g）+4NO2（g）=4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H1=-574kJmol-1，②CH4（g）+4NO（g）=2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H2，將兩個方程式相加：

2CH4（g）+4NO2（g）=2N2（g）+2CO2（g）+4H2O（g）△H=-574kJmol-1+△H2

2mol -574kJmol-1+△H2

1mol 867kJmol-1

則： =，△H2=-1160kJmol-1，故答案為：-1160kJmol-1。