Question

低碳出行，减少汽车尾气排放，保护我们的家园．（1）在汽车尾气系统中装置催化转换器可减少NO和CO污染，

低碳出行，减少汽车尾气排放，保护我们的家园．（1）在汽车尾气系统中装置催化转换器可减少NO和CO污染，反应为：2NO（g）+2CO（g）?2CO2（g）+N2（g）在2L的密闭容器中，n（CO2）与温度（T）、催化剂的表面积（S）和时间（t）的关系如图1所示．①该反应△H______0（填“＞”、“＜”），平衡常数表达式为______；在T2温度下0～2s内的平均反应速率υ（N2）=______．②当固体催化剂的质量一定时，增大其表面积可提高化学反应速率．若催化剂的表面积S2＞S1，在图1中画出n（CO2）在T2、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线．③该反应在恒温、恒容的密闭容器中进行，图2示正确且能说明反应t1时刻达到平衡状态的是______（填代号）．（图中υ逆、K、n、P分别表示逆反应速率、平衡常数、物质的量、体系压强）（2）用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染．己知：CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（l）△H=-955kJ?mol-1CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-890.31kJ?mol-12NO（g）+O2（g）=2NO2（g）△H=-112.97kJ?mol-1写出CH4（g）催化还原NO（g）生成N2（g）、CO2（g）和H2O（l）的热化学方程式：______．

Answer 1

（1）①由图1可知升高温度，CO₂减少，平衡逆移，说明逆方向为吸热方向，所以正方向为放热方向，即△＜0；已知反应为：2NO（g）+2CO（g）?2CO₂（g）+N₂（g），则平衡常数表达式为：K=

c2(CO2)?c(N2)

c2(NO)?c2(CO)

；已知CO₂的变化量为0.1mol，则浓度变化为c=

n

V

=

0.1mol

2L

=0.05mol/L，则CO₂的反应速率为
v（CO₂）=

c

t

=

0.05mol/L

2s

=0.025mol/（L?s），所以υ（N₂）=

1

2

v（CO₂）=0.0125 mol/（L?s）；
故答案为：＜；K=

c2(CO2)?c(N2)

c2(NO)?c2(CO)

；0.0125 mol/（L?s）；
②催化剂不改变平衡，只改变速率，所以若催化剂的表面积S₂＞S₁，反应到达平衡的时间缩短，平衡不移动，其图象为：；

故答案为：；
③a、当逆反应速率与正反应速率相等时，属于平衡状态，此时速率保持不变，故a不选；
b、K只随温度的变化而变化，与是否达到平衡状态无关，故b不选；
c、当物质的物质的量不变即是平衡状态，故c选；
d、已知2NO（g）+2CO（g）?2CO₂（g）+N₂（g），该反应的总物质的量减小，所以压强减小，当压强不变即是平衡状态，故d选；
故答案为：cd；
（2）已知：①CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-955kJ?mol^-1，
②CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.31kJ?mol^-1，
③2NO（g）+O₂（g）=2NO₂（g）△H=-112.97kJ?mol^-1，
根据盖斯定律：2×①+2×③-②得到CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（l）则△=（-955kJ?mol^-1）×2+（-112.97kJ?mol^-1）×2-（-890.31kJ?mol^-1）=-1245.63 kJ/mol；所以CH₄（g）催化还原NO（g）生成N₂（g）、CO₂（g）和H₂O（l）的热化学方程式：CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-1245.63 kJ/mol；
故答案为：CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-1245.63 kJ/mol．