Question

近年我国汽车拥有量呈较快增长趋势，汽车尾气已成为重要的空气污染物．
（1）汽车内燃机工作时引起反应：N₂（g）+O₂（g）⇌2NO（g），是导致汽车尾气中含有NO的原因之一．
①该反应的平衡常数的表达式为K=______．
②T℃时，向容积为2L的密闭容器中充入10mol N₂与5mol O₂，2min后达到平衡，此时NO的物质的量为2mol，则O₂的化学反应速率为______．
（2）一定量的NO发生分解的过程中，NO的转化率随时间变化的曲线如图所示．（已知：T₁＜T₂）①由此推知，反应 N₂（g）+O₂（g）⇌2NO（g）为（填“吸热”或“放热”）______反应．
②一定温度下，能够说明反应 N₂（g）+O₂（g）⇌2NO（g） 已达到平衡的是（填序号）______．
a．容器内的压强不发生变化       b．NO生成的速率和NO分解的速率相等
c．NO、N₂、O₂的浓度保持不变   d．单位时间内生成4mol NO，同时消耗2mol N₂
（3）①当发动机采用稀薄燃烧时，尾气中的主要污染物为NOx，可用C_xH_y（烃）催化还原NO_x消除氮氧化物的污染．
已知：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
CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₃=-867kJ•mol^-1
则△H₂=______．
②使用催化剂可以将汽车尾气的主要有害成分一氧化碳（CO）和氮氧化物（NOx）转化为无毒气体，该反应的化学方程式为______．

Answer

（1）①根据平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积；
②结合方程式N2（g）+O2（g）2NO（g），利用平衡三部曲求出，各物质的物质的量，再利用反应速率公式计算；
（2）①根据图象判断，b曲线先到达平衡，反应速率大，温度较高，而温度升高，NO的转化率减小，说明升高温度平衡向逆向移动，正反应放热；
②可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等（同种物质）或正逆反应速率之比等于系数之比（不同物质），平衡时各种物质的物质的量、浓度等不再发生变化，由此衍生的一些物理量不变，以此分析．
（3）①根据盖斯定律来解答；
②根据化学方程式的书写规则书写方程式，
【解析】
（1）①平衡常数K=，故答案为：；
 ②N2（g）+O2（g）  2NO（g），
起始（mol）      10           5                  0
反应（mol）      1            1                  2
平衡（mol）      9            4                  2
O2的化学反应速率V====0.25mol/（L•min），故答案为：0.25mol/（L•min）；
（2）①温度升高，NO的转化率减小，说明升高温度平衡向逆向移动，正反应放热，故答案为：放热    
②a、该反应是反应气体体积不变的反应，所以无论反应是否达到平衡状态，体系的压强始终不变，故a错误；
b、NO的正逆反应速率相等，所以达到平衡状态，故b正确；
c、NO、N2、O2的浓度保持不变，达到平衡状态，故c正确；
d、单位时间内生成4molNO，同时消耗2molN2，都是正反应速率，不能说明反应达到平衡状态，故d错误．
故答案为：bc；
（3）①CH4（g）+4NO2（g）=4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H1=-574kJ•mol-1    ①
         CH4（g）+4NO（g）=2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H2                 ②
根据盖斯定律得：2CH4（g）+4NO2（g）=2CO2（g）+4H2O（g）+2N2（g）△H1+△H2                    
1mol CH4还原NO2至N2，整个过程中放出的热量为867kJ，所以△H1+△H2=-1734kJ•mol-1，则△H2=-1734kJ•mol-1+574kJ•mol-1=-1160 kJ•mol-1，故答案为：-1160kJ•mol-1；        
②氮的氧化物（用NOX表示）与CO相互反应，生成N2和CO2．其化学方程式为：2NOx+2xCO═2xCO2+N2；
故答案为：2NOx+2xCO═2xCO2+N2