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＝－1200 kJ·mol1

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），下列圖象正確的是_______(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。

（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。

①375℃時(shí)，測(cè)得排出的氣體中含0.45 mol O2和0.0525 mol 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】

⑴該反應(yīng)ΔS < 0，ΔH < 0，根據(jù)ΔG = ΔH－TΔS< 0的結(jié)論；根據(jù)化學(xué)平衡移動(dòng)來(lái)思考；③根據(jù)三步走思維來(lái)進(jìn)行計(jì)算，用建模思想思考加壓平衡移動(dòng)，濃度變化。

⑵①模擬尾氣中一氧化氮的物質(zhì)的量0.025mol，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0.45 mol 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0.0525 mol CO2，而圖中參與反應(yīng)生成X和Y的一氧化氮的物質(zhì)的量為：0.025mol×（8%+16%）=0.006mol，根據(jù)氧守恒，生成一氧化二氮的物質(zhì)的量為：0.05×2+0.006-0.0525×2=0.001mol，根據(jù)氮守恒可知氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量為進(jìn)行計(jì)算得出了結(jié)論。

②NO2主要存在2NO2 N2O4的反應(yīng)，不便于定量測(cè)定。

⑴①該反應(yīng)ΔS < 0，ΔH < 0，ΔG = ΔH－TΔS< 0，則反應(yīng)在低溫下能自發(fā)進(jìn)行，故答案為：低溫。

②A選項(xiàng)，升溫，則正逆反應(yīng)速率都升高，故A錯(cuò)誤；

B選項(xiàng)，根據(jù)先拐先平衡，數(shù)字大，則T2 > T1，故B錯(cuò)誤；

C選項(xiàng)，加壓，平衡正向移動(dòng)，二氧化碳量增加，體積分?jǐn)?shù)增大，畫一條與y軸的平行線，從下到上，降溫，平衡向放熱方向移動(dòng)即正向移動(dòng)，故C正確；

D選項(xiàng)，加壓，平衡常數(shù)不變，平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，故D正確。

綜上所述，答案案為CD。

③

，則該反應(yīng)的平衡常數(shù)為10；甲相當(dāng)于2個(gè)容器的乙，再縮小容器體積，加壓，平衡正向移動(dòng)，N2增加，體積分?jǐn)?shù)增大，因此N2的體積分?jǐn)?shù)：甲 > 乙，甲中NO2的濃度在乙中2倍基礎(chǔ)上減少，平衡移動(dòng)是微弱的，因此NO2的濃度：甲 > 乙，故答案為：10； >；>。

⑵①模擬尾氣中一氧化氮的物質(zhì)的量0.025mol，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0.45 mol 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0.0525 mol CO2，而圖中參與反應(yīng)生成X和Y的一氧化氮的物質(zhì)的量為：0.025mol×（8%+16%）=0.006mol，根據(jù)氧守恒，生成一氧化二氮的物質(zhì)的量為：0.05×2+0.006-0.0525×2=0.001mol，根據(jù)氮守恒可知氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量為：，所以16%對(duì)應(yīng)的是氮?dú)�，�?/span>8%對(duì)應(yīng)是一氧化二氮；故答案為：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2NO2 N2O4，NO2氣體中存在N2O4，不便于定量測(cè)定，故答案為：2NO2 N2O4，NO2氣體中存在N2O4，不便于定量測(cè)定。