问题 填空题

汽车内燃机工作时产生的高温会引起N2和O2 发生反应生成NO气体,其方程式为: N2 (g) +O2(g) 2NO (g),该反应是导致汽车尾气中含有NO的原因之一。

(1)右图表示在T1T2两种不同温度下,一定量的NO发生反应:2NO(g)N2(g)+O2(g)。反应过程中N2的体积分数随时间变化的图像。升高温度,则反应N2 (g)+O2(g) 2NO (g)的平衡常数K             (填“增大”、“减小”或“不变”)。

(2)2000℃时,向容积为2 L的密闭容器中充入10 mol N2与5 mol O2,达到平衡后NO的物质的量为2 mol,则2000℃时反应N2 (g)+O2(g) 2NO (g)的平衡常数K的数值为      。该温度下,若开始时向上述容器中充入N2与O2均为1 mol,则达到平衡后N2的转化率为      

(3)研究发现,用CH4催化还原NOx可以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-1

CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)   △H2=―1160 kJ·mol-1

若1 mol CH4还原NO2至N2,整个过程中放出的热量为      kJ。

答案

(1)增大

(2)(或0.11)         (或14.3%)

(3)867

题目分析:(1)由图可以知道,2NO(g)N2(g)+O2(g)为放热反应,所以N2 (g)+O2(g) 2NO (g)为吸热反应,温度高,K增大;

(2)          N2 (g)+O2(g) 2NO (g)

起始浓度mol/L  5       2.5        0

转化浓度mol/L  0.5     0.5         1

平衡浓度mol/L  4.5     2           1

所以,K=1×1÷(4.5×2)=,设N2达到平衡的物质的量浓度为amol/L,根据平衡常数在同一温度下不变可以得到,=,解得a=,所以N2达到平衡的物质的量为mol,反应的的物质的量为mol,所以达到平衡后N2的转化率为

(3)将CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)与CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)相加,可以得到2CH4(g)+4NO2(g) =2CO2(g)+4H2O(g) +2N2(g),△H=-1734 kJ·mol-1,所以1 mol CH4还原NO2至N2,整个过程中放出的热量为867KJ。

点评:该大题综合考查了化学平衡,热化学方程式,是高考的热门考点,该题的难度适中。

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