Question

燃煤尾气气和汽车尾是造成空气污染的主要原因。

(1)汽车尾气净化的主要原理为：2NO(g)＋2CO(g)⇌2CO₂(g)＋N₂(g)。在密闭容器中发生该反应时，c(CO₂)随温度(T)和时间(t)的变化曲线如图所示。

据此判断：

①在T₂温度下，0～2 s内的反应速率v(N₂)＝_______mol /(L·s)。

②该反应的ΔH__________0(选填“＞”或“＜”)。

(2)煤燃烧产生的烟气中有含氮的氧化物NO_x，用CH₄催化还原NO_x可以消除氮氧化物的污染。

CH₄(g)＋4NO(g)⇌2N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g)    ΔH<0

CH₄(g)＋2NO₂(g)⇌N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g)   ΔH<0

①若在恒压下，将CH₄(g)和NO₂(g)置于密闭容器中，发生上述反应。提高NO₂转化率的措施有____。

A．加入催化剂    B．降低温度   C．减小投料比[]     D．增大压强

②在容积相同的两个密闭容器内(装有等量的某种催化剂)先各通入等量的CH₄，然后再分别充入等物质的量的NO和NO₂。在不同温度下，同时分别发生上述的两个反应，并在t秒时测定其中NO_x转化率，绘得图像如图所示：

从图中可以得出的结论是：

结论一：在250～450 ℃时，NO_x转化率随温度升高而增大，450～600 ℃时NO_x转化率随温度升高而减小。推测原因是_____________。

结论二：______________。

Answer

0.025 ＜ BC 在250～450℃时，反应未达到平衡，温度升高反应正向进行，NOx转化率随温度升高而增大；450～600℃(温度较高)时，反应已达平衡，所以，温度升高平衡向逆反应方向移动，NOx转化率随温度升高而减小 相同温度下NO的转化率比NO2的低

【解析】

对于同一可逆反应，各物质的变化量之比等于化学计量数之比；升高温度，反应速率加快，达平衡的时间缩短，可从达平衡的时间判断温度的高低，并由此判断平衡移动的方向，最终可推出ΔH与0的关系。分析CH4(g)＋2NO2(g)⇌N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH<0反应中反应物与生成物的气体分子数关系，依据平衡移动原理，可得出提高NO2转化率的措施。图中采集的数据是反应进行相同时间后测得，温度低反应速率慢，所以温度低时反应未达平衡，温度高时反应已达平衡，由平衡后温度对反应物转化率的影响，可判断反应的ΔH与0的关系。

(1)①在T2温度下，0～2 s内c(CO2)=0.1mol/L，则依据浓度变化量之比等于化学计量数之比，可得出c(N2)= 0.05mol/L，反应速率v(N2)＝=0.025mol /(L·s)。答案为：0.025；

②由图中可以看出，温度为T1时先达平衡，所以T1>T2，降低温度CO2的转化率大，即降温平衡正向移动，所以该反应的ΔH<0。答案为：<；

(2)①A．加入催化剂，平衡不发生移动，NO2转化率不变，A不合题意；

B．降低温度，平衡正向移动，NO2转化率增大，B符合题意；

C．减小投料比[]，相当于增大n(CH4)，平衡正向移动，NO2转化率增大，C符合题意；

D．增大压强，平衡逆向移动，NO2转化率减小，D不合题意；

故选BC。答案为：BC；

②温度低反应速率慢，NOx的转化率小，随着温度的不断升高，反应速率加快，NOx的转化率增大，反应达平衡后，再升高温度，从曲线中才能真正看出平衡受温度的影响情况。

结论一：在250～450 ℃时，NOx转化率随温度升高而增大，说明反应未达平衡；450～600 ℃时NOx转化率随温度升高而减小，说明反应达平衡，且升高温度，NOx转化率减小，平衡逆向移动。推测原因是：在250～450℃时，反应未达到平衡，温度升高反应正向进行，NOx转化率随温度升高而增大；450～600℃(温度较高)时，反应已达平衡，所以，温度升高平衡向逆反应方向移动，NOx转化率随温度升高而减小。

结论二：比较两条曲线，可看出NO2的转化率大，则相同温度下NO的转化率比NO2的低。答案为：在250～450℃时，反应未达到平衡，温度升高反应正向进行，NOx转化率随温度升高而增大；450～600℃(温度较高)时，反应已达平衡，所以，温度升高平衡向逆反应方向移动，NOx转化率随温度升高而减小；相同温度下NO的转化率比NO2的低。