Question

消除氮氧化物污染对优化空气质境至关重要。

（1）用CH₄催化还原氮氧化物消除氮氧化物的污染发生的反应如下：

CH₄(g)+4NO₂(g)4NO(g)+CO₂(g)+2H₂O(g) △H=-574kJ/mol

CH₄(g)+4NO₂(g)2N₂(g)+CO₂(g)+2H₂O(g) △H=-1160kJ/mol

若用0.2molCH4将NO2还原为N2，则整个过程中放出的热量为________kJ。（假设水全部以气态形式存在）

（2）用活性炭可处理大气污染物NO。在2L密闭容器中加入NO和活性炭（无杂质），生成气体E和F。当沮度分别在T₁和T₂时．测得反应达到平衡时各物质物质的量如下表；

①请结合上表数据．写出NO与活性炭反应的化学方程式_______________。

②T₁℃ 时，上述反应的平衡常数的值为________。如果已知T₂＞T₁，则该反应正反应的△H___（填“>”“<”或“=”）0

③ 在T₁温度下反应达到平衡后，下列措施不能增大NO转化率的是_______。

a．降低温度      b．增大压强        c.增大c(NO)      d．移去部分F

（3）汽车尾气处理中的反应有2NO+2CO2CO₂+N₂。某温度时，在1L密闭容器中充入0.1molCO和0.1mol NO，5s时反应达到平衡，测得NO的浓度为0.02mol/L，则反应开始至平衡时，NO的平均反应速率v(NO)=________。若此温度下，某时刻测得CO、NO、N₂、CO₂的浓度分别为0.01mol/L、amol/L、0.01mol/L、0.04mol/L，要使反应向正反应方向进行，a的取值范围为_____________。

（4）某课题组利用下图所示装置，探究NO₂和O₂化合生成N₂O₅形成原电池的过程。物质Y的名称为_______，该电池的正极反应式应为___________。

Answer

173.4C+2NON2+CO20.56250.01五氧化二氮O2+2N2O5+4e-=4NO3-

【解析】（1）已知①CH4（g）+4NO2（g）═4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-574kJ·mol－1，②CH4（g）+4NO（g）═2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-1 160kJ·mol－1，利用盖斯定律将(①+②)/2，可得CH4（g）+2NO2（g）═N2（g）+CO2（g）+2H2O（g），△H=-（574+1160）/2kJ·mol－1=867kJ·mol－1，n（CH4）=4.48L/22.4L·mol－1=0.2mol，整个过程中放出的热量为0.2mol×867kJ·mol－1=173.4kJ，

故答案为：173.4；

(2)①由表中数据可知，T1时C、NO、E、F的化学计量数之比为0.03：0.06：0.03：0.03=1：2：1：1，反应中C被氧化，结合原子守恒可知，生成为N2与CO2，且该反应为可逆反应，故反应方程式为：C+2NON2+CO2；

②从表中数据可知T1℃时的平衡浓度c（NO）=0.04mol/1L=0.04mol·L－1，c（N2）=c（CO2）=0.03mol/1L=0.03mol·L－1，故T1℃时该反应的平衡常数为K1=0.03×0.03/0.042=9/16= 0.5625，故答案为： 0.5625

由表中数据可知，温度由T1变为T2，平衡向逆反应移动，T2＞T1，则该反应正反应的△H<0；

③ 对于这个反应C+2NO = N2+CO2 ,在T1温度下反应达到平衡后，a．因为本反应是放热反应，降低温度，平衡正向移动，NO转化率增大； b．于反应前后气体体积不变（气体分子数相等2=1+1），增大压强 ，平衡不移动，NO的转化率不变；C、 c.增大c(NO) ，C是固体，由于反应前后气体体积不变（气体分子数相等2=1+1），其实这是一个等效平衡，在恒温恒压，气体分字数相等的条件下,只要是按开始时加入反应物的比例加入反应物，重新平衡后，与之前的平衡是等效的（也就是各种气体的体积百分比相同，物质的量的百分数相等，质量百分数相等），NO的转化率不变； d．移去部分F ，相当于减小生成物浓度，平衡正向移动，NO转化率增大；故bc符合题意，选bc。

（3） 2NO + 2CO2CO2 + N2

起始/mol·L－1 0.1 0.1 0 0

反应/mol·L－1 0.08 0.08 0.08 0.04

平衡/mol·L－1 0.02 0.02 0.08 0.04

v(NO)=0.08mol·L－1/5s=0.016mol/(L·s)

T1℃时，在1L的密闭容器中，充入0.1mol CO和0.1mol NO，达到平衡时，测得NO的浓度为0.02mol·L-1，则此温度下平衡常数K=

某时刻测得CO、NO、N2、CO2的浓度分别为0.01mol·L－1、a mol·L－1、0.01mol·L－1、0.04mol·L－1，要使反应向正方向进行Q＜K=1600

Q=，a＞0.01；

（4）石墨I是电池负极，NO2失去电子，氮化合价升高，Y为N2O5，名称为五氧化二氮；电池正极发生还原反应，电极反应为： O2+2N2O5+4e-=4NO3-。

点睛：（2）C+2NON2+CO2，C是固体，易被忽略。（3）依据化学平衡三段式列式计算，平衡常数用平衡浓度幂次方乘积除以反应物平衡浓度幂次方乘积得到，依据浓度商和平衡常数比较分析反应进行的分析。