Question

雾霾天气严重影响人们的生活和健康。其中首要污染物为可吸入颗粒物PM2.5，其主要来源为燃煤、机动车尾气等。因此改善能源结构、机动车限号等措施能有效减少PM2.5、SO₂、NO_x等污染。请回答下列问题：

(1)汽车尾气中NO_x和CO的生成：已知汽缸中生成NO的反应为：N₂(g)＋O₂(g)⇌2NO(g)—Q。恒温、恒容密闭容器中，下列说法中，能说明该反应达到化学平衡状态的是____________。

A.混合气体的密度不再变化

B.混合气体的压强不再变化

C.N₂、O₂、NO的物质的量之比为1∶1∶2

D.氧气的转化率不再变化

(2)汽车使用乙醇汽油并不能减少NO_x的排放，这使NO_x的有效消除成为环保领域的重要课题。某研究性小组在实验室以Ag—ZSM—5为催化剂，测得NO转化为N₂的转化率随温度变化情况如图所示。若不使用CO，温度超过775 K，发现NO的分解率降低，其可能的原因为______，在＝1的条件下，为更好的除去NO_x，应控制的最佳温度在_______K左右。

(3)车辆排放的氮氧化物、煤燃烧产生的二氧化硫是导致雾霾天气的“罪魁祸首”。活性炭可处理大气污染物NO。在5L密闭容器中加入NO和活性炭(假设无杂质)，一定条件下生成气体E和F。当温度分别在T₁℃和T₂℃时，测得各物质平衡时物质的量(n/mol)如下表：

	活性炭	NO	E	F
初始	3.000	0.10	0	0
T1	2.960	0.020	0.040	0.040
T2	2.975	0.050	0.025	0.025

①若T₁＜T₂，则该反应的△H _________ 0(填“＞”“＜”或“＝”)。

②上述反应T₁℃时达到化学平衡后再通入0.10molNO气体，则达到新化学平衡时NO的总转化率为_____________。

Answer

D NO的分解为放热反应，升高温度不利于反应正向进行 870K(850-900K之间均可) ＜ 80%

【解析】

（1）汽缸中生成NO的反应N2(g)＋O2(g)⇌2NO(g)—Q，该反应为气体分子数不变的放热反应。

（2）升高温度，发现NO的分解率降低，说明反应向逆反应方向进行，反应为放热反应。

（3）从表中数据可知，碳、NO、E和F的化学计量数之比为（3.000-2.960）：（0.10-0.020）：0.04：0.04=1：2：1：1，得到反应方程式C+2NON2+CO2。

（1）当可逆反应的正逆反应速率相等，各组分浓度不再改变时反应达到平衡状态。

A.气体的总质量、容器的体积一直不变，则混合气体的密度一直不变，不能说明达到平衡状态，A错误；

B.反应前后气体的分子数不变，混合气体的压强一直无变化，不能说明达到平衡状态，B错误；

C.N2、O2、NO的物质的量之比为1∶1∶2，不能说明正逆反应速率相等，各组分浓度不再改变，C错误；

D.氧气的转化率不再变化，说明各组分的浓度不再改变，能说明反应达到平衡状态，D正确；

答案选D。

（2）升高温度，发现NO的分解率降低，说明反应向逆反应方向进行，该反应放热；由图可知，在=1的条件下，870K (850-900K之间均可)时，NO还原为N2的转化率接近为100%，则为更好的除去NOx，应控制的最佳温度在870K(850-900K之间均可)左右。

（3）①T1 温度下平衡时生成物的物质的量大于T2温度下的，因为T1＜T2，说明升高温度平衡逆向移动，反应为放热反应，则该反应的△H＜0。

②反应C+2NON2+CO2是一个气体体积不变的反应，而气态反应物只有一种，故加入NO气体，建立的平衡和原平衡为等效平衡，原平衡中NO转化率为，则达到新平衡时NO的转化率为80%。