Question

汽车尾气中含有CO、NO_x等有毒气体，对汽车加装尾气净化装置，可使有毒气体相互反应转化为无毒气体。

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

①该反应在________________（填“高温、低温或任何温度”）下能自发进行。

②对于该反应，改变某一反应条件（温度T₁>T₂），下列图象正确的是_______(填序号)。

③某实验小组模拟上述净化过程，一定温度下，在2L的恒容密闭容器中，起始时按照甲、乙两种方式进行投料，经过一段时间后达到平衡状态，测得甲中CO的转化率为50%，则该反应的平衡常数为__________；两种方式达平衡时，N₂的体积分数：甲______乙（ 填“>、=、<或不确定”，下同），NO₂的浓度：甲______乙。

（2）柴油汽车尾气中的碳烟(C)和NO_x可通过某含钴催化剂催化消除。不同温度下，将模拟尾气（成分如下表所示）以相同的流速通过该催化剂测得所有产物(CO₂、N₂、N₂O)与NO的相关数据结果如图所示。

①375℃时，测得排出的气体中含0.45 mol O₂和0.0525 mol CO₂，则Y的化学式为________。

②实验过程中采用NO模拟NO_x，而不采用NO₂的原因是__________________。

Answer

低温 CD 10 > > N2O 2NO2 N2O4，NO2气体中存在N2O4，不便于定量测定。

【解析】

⑴该反应ΔS < 0，ΔH < 0，根据ΔG = ΔH－TΔS< 0的结论；根据化学平衡移动来思考；③根据三步走思维来进行计算，用建模思想思考加压平衡移动，浓度变化。

⑵①模拟尾气中一氧化氮的物质的量0.025mol，模拟尾气中O2的物质的量为0.5mol，测得排出的气体中含0.45 mol O2，说明实际参与反应的氧气的物质的量为0.05mol，同时测得0.0525 mol CO2，而图中参与反应生成X和Y的一氧化氮的物质的量为：0.025mol×（8%+16%）=0.006mol，根据氧守恒，生成一氧化二氮的物质的量为：0.05×2+0.006-0.0525×2=0.001mol，根据氮守恒可知氮气的物质的量为进行计算得出了结论。

②NO2主要存在2NO2 N2O4的反应，不便于定量测定。

⑴①该反应ΔS < 0，ΔH < 0，ΔG = ΔH－TΔS< 0，则反应在低温下能自发进行，故答案为：低温。

②A选项，升温，则正逆反应速率都升高，故A错误；

B选项，根据先拐先平衡，数字大，则T2 > T1，故B错误；

C选项，加压，平衡正向移动，二氧化碳量增加，体积分数增大，画一条与y轴的平行线，从下到上，降温，平衡向放热方向移动即正向移动，故C正确；

D选项，加压，平衡常数不变，平衡常数只与温度有关，故D正确。

综上所述，答案案为CD。

③

，则该反应的平衡常数为10；甲相当于2个容器的乙，再缩小容器体积，加压，平衡正向移动，N2增加，体积分数增大，因此N2的体积分数：甲 > 乙，甲中NO2的浓度在乙中2倍基础上减少，平衡移动是微弱的，因此NO2的浓度：甲 > 乙，故答案为：10； >；>。

⑵①模拟尾气中一氧化氮的物质的量0.025mol，模拟尾气中O2的物质的量为0.5mol，测得排出的气体中含0.45 mol O2，说明实际参与反应的氧气的物质的量为0.05mol，同时测得0.0525 mol CO2，而图中参与反应生成X和Y的一氧化氮的物质的量为：0.025mol×（8%+16%）=0.006mol，根据氧守恒，生成一氧化二氮的物质的量为：0.05×2+0.006-0.0525×2=0.001mol，根据氮守恒可知氮气的物质的量为：，所以16%对应的是氮气，而8%对应是一氧化二氮；故答案为：N2O。

②实验过程中采用NO模拟NOx，而不采用NO2的原因是2NO2 N2O4，NO2气体中存在N2O4，不便于定量测定，故答案为：2NO2 N2O4，NO2气体中存在N2O4，不便于定量测定。