Question

【題目】環境問題已成為人類共同關注的話題，燃煤廢氣、汽車尾氣中的氮氧化物(NOx)、CO等有害氣體，消除方法有多種。

（1）用稀土等催化劑能將汽車尾氣中的CO、NOx、碳氫化合物轉化成無毒物質，從而減少汽車尾氣污染。已知：

①N2(g)+ O2(g)＝2NO(g)△H＝180.5 kJ/mol

②2C(s)+ O2(g)＝2CO(g)△H＝—221kJ/mol

③C(s)+ O2(g)＝CO2(g)△H＝—393. 5 kJ/mol

寫出NO(g)與CO(g)催化轉化成N2(g)和CO2(g)的熱化學方程式__________________。

（2）①用甲烷催化還原氮的氧化物可消除氮氧化物的污染CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=QkJ·mol-1，寫出上述反應的平衡常數表達式_______，已知該反應的平衡常數K隨溫度升高而減小，則Q_______0（填“>”或“<”或“=”）。

②某溫度下，密閉容器中CH4與NO的起始濃度分別為1mol/L、2mol/L，其中c(NO)隨時間變化如圖所示，t2時達到平衡，保持溫度不變在t2時將容器容積壓縮到一半，請畫出t2-t3 c(CH4)隨時間變化的曲線。_______

（3）①為提高反應：CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)中的轉化率，可以采取在恒壓條件下充入稀有氣體，解釋其原因______________。

②電解吸收法處理氮氧化物廢氣的基本原理是用硝酸吸收氮氧化物生成NO2-，同時用石墨電極電解將NO2-轉化成NO3-，電解條件下循環利用NO3-來處理氮氧化物。寫出該法處理NO2總反應的化學方程式_______。

Answer 1

【答案】 2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g) △H=-746.5kJ/mol K= < 恒壓充入稀有氣體后體積增大，有效氣體的壓強減少，平衡向正反應方向移動。 2NO2+2H2O2HNO3+H2

【解析】（1）①N2(g)+ O2(g)＝2NO(g) △H＝180.5 kJ/mol ，②2C(s)+ O2(g)＝2CO(g) △H＝—221kJ/mol，③C(s)+ O2(g)＝CO2(g) △H＝—393.5 kJ/mol，方程式③×2-②-①得NO（g）+2CO（g）=N2（g）+2CO2（g），所以△H=（-393.5kJ/mol）×2-（-221.0kJ/mol）-（+180.5kJ/mol）=-746.5kJ/mol，熱化學方程式為2NO（g）+2CO（g）=N2（g）+2CO2（g）△H=-746.5kJ/mol。

（2）①根據平衡常數的定義，CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)的平衡常數表達式K=，該反應的平衡常數K隨溫度升高而減小，說明升高溫度，平衡逆向移動，而升高溫度，平衡向吸熱反應方向移動，則該反應的正向為放熱反應，Q<0。

②該反應為左右氣體系數和相等的可逆反應，保持溫度不變在t2時將容器容積壓縮到一半，增大壓強，體積減小，c(NO)由原來的0.5mol/L增大到1.0mol/L，圖像為。

（3）①恒壓充入稀有氣體后體積增大，有效氣體的壓強減少，平衡向正反應方向移動，所以可以提高反應的轉化率。

②根據題意，電解吸收法處理氮氧化物廢氣的基本原理是用硝酸吸收氮氧化物生成NO2-，同時用石墨電極電解將NO2-轉化成NO3-，氮元素的化合價由+3價升高到+5價，NO2-在電解池的陽極放電生成硝酸根離子，溶液中的H＋在陰極放電生成氫氣，電解條件下循環利用NO3-來處理氮氧化物。則該法處理NO2總反應的化學方程式為2NO2+2H2O2HNO3+ H2。