Question

【題目】汽車尾氣中含有CO、NOx等有毒氣體，對(duì)汽車加裝尾氣凈化裝置，可使有毒氣體相互反應(yīng)轉(zhuǎn)化為無(wú)毒氣體。

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

①該反應(yīng)在________________（填“高溫、低溫或任何溫度”）下能自發(fā)進(jìn)行。

②對(duì)于該反應(yīng)，改變某一反應(yīng)條件（溫度T1>T2），下列圖像正確的是_______(填序號(hào))。

③某實(shí)驗(yàn)小組模擬上述凈化過(guò)程，一定溫度下，在 2L的恒容密閉容器中，起始時(shí)按照甲、乙兩種方式進(jìn)行投料，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后達(dá)到平衡狀態(tài)，測(cè)得甲中CO的轉(zhuǎn)化率為50%，則該反應(yīng)的平衡常數(shù)為__________；兩種方式達(dá)平衡時(shí)，N2的體積分?jǐn)?shù)：甲______乙（ 填“>、=、<或不確定”，下同），NO2的濃度：甲______乙。

甲	乙
0.2mol NO2	0.1mol NO2
0.4mol CO	0.2mol CO

（2）柴油汽車尾氣中的碳煙(C)和NOx可通過(guò)某含鈷催化劑催化消除。不同溫度下，將模擬尾氣（成分如下表所示）以相同的流速通過(guò)該催化劑測(cè)得所有產(chǎn)物(CO2、N2、N2O)與NO的相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)果如圖所示。

模擬尾氣	氣體（10mol）			碳煙
	NO	O2	He
物質(zhì)的量（mol）	0.025	0.5	9.475	a

①375℃時(shí)，測(cè)得排出的氣體中含0.45mol O2和0.0525mol CO2，則Y的化學(xué)式為________。

②實(shí)驗(yàn)過(guò)程中采用NO模擬NOx，而不采用NO2的原因是______________________。

Answer 1

【答案】低溫 CD 10 > > N2O 2NO2 N2O4，NO2氣體中存在N2O4，不便于定量測(cè)定。

【解析】

（1）已知 4CO(g)＋2NO2(g)4CO2(g)＋N2(g) ΔH= -1200 kJ·mol1

① 已知ΔH= -1200 kJ·mol1<0，正反應(yīng)為氣體體積減小的過(guò)程，即為熵減的過(guò)程，S<0

結(jié)合復(fù)合判據(jù)ΔH-TS<0反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，則該反應(yīng)在低溫時(shí)能自發(fā)進(jìn)行；

②A.已知 T1>T2，由T1 到T2為降溫，反應(yīng)速率應(yīng)減小，圖像與實(shí)際不符，故A錯(cuò)誤；

B. 利用“先拐先平數(shù)值大”的原則，根據(jù)圖中顯示可得T1<T2，圖像與實(shí)際不符，故B錯(cuò)誤；

C.增大壓強(qiáng)反應(yīng)向體積減小的方向移動(dòng)，即正反應(yīng)方向移動(dòng)，CO2的體積分?jǐn)?shù)增大；保持壓強(qiáng)不變，降低溫度，反應(yīng)向放熱的方向移動(dòng)，即正反應(yīng)方向移動(dòng)，CO2的體積分?jǐn)?shù)增大，圖像與實(shí)際相符合，故C正確；

D. 平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，改變壓強(qiáng)平衡不移動(dòng)，圖像與實(shí)際相符合，故D正確；

答案選CD；

③設(shè)甲中達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)CO的變化量為x mol，則，可得x=0.2mol，

根據(jù)反應(yīng)4CO(g)＋2NO2(g)4CO2(g)＋N2(g)，

初始（mol）0.4 0.2 0 0

變化（mol）0.2 0.1 0.2 0.05

平衡（mol）0.2 0.1 0.2 0.05

則該反應(yīng)的平衡常數(shù)K==10

甲的投料時(shí)乙的兩倍，條件不變的情況下，兩種方式達(dá)平衡時(shí)，甲N2的體積分?jǐn)?shù)大于乙，甲NO2的濃度大于乙；

（2）①圖中參與反應(yīng)生成X和Y的一氧化氮的物質(zhì)的量為：0.025mol×(8%+16%)=0.006mol，模擬尾氣中O2的物質(zhì)的量為0.5mol，測(cè)得排出的氣體中含0.45mol O2，說(shuō)明實(shí)際參與反應(yīng)的氧氣的物質(zhì)的量為0.05mol，同時(shí)測(cè)得0.0525mol CO2，根據(jù)氧原子守恒，可知一氧化二氮的物質(zhì)的量為：0.05×2+0.0060.0525×2=0.001mol，根據(jù)氮原子守恒可知氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量為：×(0.006-0.001×2)mol=0.002mol，所以16%對(duì)應(yīng)的是氮?dú)�，�?/span>8%對(duì)應(yīng)是一氧化二氮，即Y對(duì)應(yīng)是N2O；

②實(shí)驗(yàn)過(guò)程中采用NO模擬NOx，而不采用NO2的原因是NO2中存在2NO2 N2O4的平衡體系，NO2氣體中存在N2O4，不便于定量測(cè)定。