问题 问答题

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,是导致汽车尾气中含有NO的原因之一.

(1)如图表示在T1、T2两种不同温度下,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象.升高温度,该反应的平衡常数K将______(填“增大”、“减小”或“不变”).

(2)2000℃时,向容积为2L的密闭容器中充入10mol N2与5mol O2,达到平衡后NO的物质的量为2mol,则2000℃时该反应的平衡常数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1mol,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=-574kJ•mol-1

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

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

答案

(1)根据“先拐先平数值大”知,T1<T2,升高温度氮气的体积分数减小,平衡向逆反应方向移动,反应物浓度增大,生成物浓度减小,平衡常数K减小;

故答案为:减小;

(2)利用三段式求出反应混合物各组分物质的量的变化量、平衡时反应混合物各组分物质的量.

              N2(g)+O2(g)⇌2NO(g),

起始(mol):10       5         0

反应(mol):1        1         2

平衡(mol):9        4         2

所以平衡常数k=

C2(NO)
C(N2)C(O2)
=
2mol
2L
9mol
2L
.
4mol
2L
=
1
9

令N2转化的物质的量为xmol,则

             N2(g)+O2(g)⇌2NO(g),

起始(mol):1      1              0

反应(mol):x      x              2x

平衡(mol):1-x   1-x            2x

所以

2xmol
2L
(1-x)mol
2L
.
(1-x)mol
2L
=
1
9

解得x=

1
7
,N2的转化率为
1
7
mol
1mol
×100%=14.3%;

故答案为:

1
9
(或0.11),
1
7
(或14.3%);

(3)设放出的热量为y.

将两个方程式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=-1160kJ•mol-1相加得:

2CH4(g)+4NO2(g)=2N2(g)+2CO2(g)+4H2O(g)△H=-1734kJ•mol-1

2mol                                           1734KJ

1mol                                              y                                             

y=867KJ

故答案为:867.

名词解释
多项选择题