Question

【題目】汽車尾氣中含有CO、NOx等有毒氣體，對汽車加裝尾氣凈化裝置，可使有毒氣體相互反應轉化為無毒氣體。

（1）已知 4CO(g)＋2NO2(g)4CO2(g)＋N2(g) ΔH＝－1200 kJ·mol1

①該反應在________________（填“高溫、低溫或任何溫度”）下能自發進行。

②對于該反應，改變某一反應條件（溫度T1>T2），下列圖象正確的是_______(填序號)。

③某實驗小組模擬上述凈化過程，一定溫度下，在2L的恒容密閉容器中，起始時按照甲、乙兩種方式進行投料，經過一段時間后達到平衡狀態，測得甲中CO的轉化率為50%，則該反應的平衡常數為__________；兩種方式達平衡時，N2的體積分數：甲______乙（ 填“>、=、<或不確定”，下同），NO2的濃度：甲______乙。

（2）柴油汽車尾氣中的碳煙(C)和NOx可通過某含鈷催化劑催化消除。不同溫度下，將模擬尾氣（成分如下表所示）以相同的流速通過該催化劑測得所有產物(CO2、N2、N2O)與NO的相關數據結果如圖所示。

①375℃時，測得排出的氣體中含0.45 mol O2和0.0525 mol CO2，則Y的化學式為________。

②實驗過程中采用NO模擬NOx，而不采用NO2的原因是__________________。

Answer 1

【答案】低溫 CD 10 > > N2O 2NO2 N2O4，NO2氣體中存在N2O4，不便于定量測定。

【解析】

⑴該反應ΔS < 0，ΔH < 0，根據ΔG = ΔH－TΔS< 0的結論；根據化學平衡移動來思考；③根據三步走思維來進行計算，用建模思想思考加壓平衡移動，濃度變化。

⑵①模擬尾氣中一氧化氮的物質的量0.025mol，模擬尾氣中O2的物質的量為0.5mol，測得排出的氣體中含0.45 mol O2，說明實際參與反應的氧氣的物質的量為0.05mol，同時測得0.0525 mol CO2，而圖中參與反應生成X和Y的一氧化氮的物質的量為：0.025mol×（8%+16%）=0.006mol，根據氧守恒，生成一氧化二氮的物質的量為：0.05×2+0.006-0.0525×2=0.001mol，根據氮守恒可知氮氣的物質的量為進行計算得出了結論。

②NO2主要存在2NO2 N2O4的反應，不便于定量測定。

⑴①該反應ΔS < 0，ΔH < 0，ΔG = ΔH－TΔS< 0，則反應在低溫下能自發進行，故答案為：低溫。

②A選項，升溫，則正逆反應速率都升高，故A錯誤；

B選項，根據先拐先平衡，數字大，則T2 > T1，故B錯誤；

C選項，加壓，平衡正向移動，二氧化碳量增加，體積分數增大，畫一條與y軸的平行線，從下到上，降溫，平衡向放熱方向移動即正向移動，故C正確；

D選項，加壓，平衡常數不變，平衡常數只與溫度有關，故D正確。

綜上所述，答案案為CD。

③

，則該反應的平衡常數為10；甲相當于2個容器的乙，再縮小容器體積，加壓，平衡正向移動，N2增加，體積分數增大，因此N2的體積分數：甲 > 乙，甲中NO2的濃度在乙中2倍基礎上減少，平衡移動是微弱的，因此NO2的濃度：甲 > 乙，故答案為：10； >；>。

⑵①模擬尾氣中一氧化氮的物質的量0.025mol，模擬尾氣中O2的物質的量為0.5mol，測得排出的氣體中含0.45 mol O2，說明實際參與反應的氧氣的物質的量為0.05mol，同時測得0.0525 mol CO2，而圖中參與反應生成X和Y的一氧化氮的物質的量為：0.025mol×（8%+16%）=0.006mol，根據氧守恒，生成一氧化二氮的物質的量為：0.05×2+0.006-0.0525×2=0.001mol，根據氮守恒可知氮氣的物質的量為：，所以16%對應的是氮氣，而8%對應是一氧化二氮；故答案為：N2O。

②實驗過程中采用NO模擬NOx，而不采用NO2的原因是2NO2 N2O4，NO2氣體中存在N2O4，不便于定量測定，故答案為：2NO2 N2O4，NO2氣體中存在N2O4，不便于定量測定。