Question

【题目】汽车尾气中含有CO、NOx等有毒气体，对汽车加装尾气净化装置，可使有毒气体相互反应转化为无毒气体。

I.已知4CO（g）+2NO2（g）4CO2（g）+N2（g）H=﹣1200kJmol﹣1

（1）该反应在___（填“高温、低温或任何温度”）下能自发进行。

（2）对于该反应，改变某一反应条件（温度T1＞T2），下列图象正确的是___（填标号）。

（3）某实验小组模拟上述净化过程，一定温度下，在2L的恒容密闭容器中，起始时按照甲、乙两种方式进行投料。甲：NO2 0.2mol，CO 0.4mol；乙：NO2 0.1mol，CO 0.2mol。

经过一段时间后达到平衡状态。

①N2的平衡体积分数：甲___乙（填“＞、＝、＜或不确定”，下同）。

②NO2的平衡浓度：甲___乙。

③甲中CO的转化率为50%，该反应的平衡常数为___。

II.柴油汽车尾气中的碳烟（C）和NOx可通过某含钴催化剂催化消除。不同温度下，将模拟尾气（成分如表所示）以相同的流速通过该催化剂测得所有产物（CO2、N2、N2O）与NO的相关数据结果如图所示。

模拟尾气	气体（10mol）			碳烟
	NO	O2	He
物质的量（mol）	0.025	0.5	9.475	一定量

（4）375℃时，测得排出的气体中含amol O2和0.0525 mol CO2，已知X为N2，Y为N2O，则a=___。

（5）实验过程中采用NO模拟NOx，而不采用NO2的原因是___。

Answer 1

【答案】低温 CD ＞ ＞ 10L/mol 0.45 NO2气体中有N2O4，不便进行定量测定

【解析】

根据化学反应的复合判据判断反应能否自发进行；根据影响化学平衡的因素判断图像的正确；根据平衡转化率计算化学平衡常数，根据图像和守恒法计算。

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

(1)ΔH=-1200 kJ·mol1<0，正反应为气体体积减小的过程，即为熵减的过程，ΔS<0，结合复合判据ΔH-TΔS<0反应能自发进行，则该反应在低温时能自发进行；

(2)A.T1>T2，由T1到T2为降温，反应速率应减小，图像与实际不符，故A错误；

B.利用“先拐先平数值大”的原则，根据图中显示可得T1<T2，图像与实际不符，故B错误；

C.增大压强平衡向体积减小的方向移动，即向正反应方向移动，CO2的体积分数增大；保持压强不变，降低温度，平衡向放热的方向移动，即向正反应方向移动，CO2的体积分数增大，图像与实际相符合，故C正确；

D.平衡常数只与温度有关，改变压强平衡常数不变，图像与实际相符合，故D正确；

答案选CD；

(3) ①甲的投料是乙的两倍，乙相当于在甲达到平衡后减小压强使容器的体积变为4L，减小压强平衡逆向移动，则甲中N2的平衡体积分数大于乙；

②甲的投料是乙的两倍，乙相当于在甲达到平衡后减小压强使容器的体积变为4L，若平衡不移动则乙中NO2浓度为甲中的一半，减小压强虽然平衡逆向移动，根据勒夏特列原理，甲中NO2的平衡浓度大于乙；

③设甲中达到平衡状态时CO的变化物质的量为x ，则=50%，可得x=0.2mol，

则该反应的平衡常数K===10L/mol；

Ⅱ(4)模拟尾气中含NO0.025mol，X为N2，Y为N2O，根据图示NO转化为N2的转化率为16%，转化为N2O的转化率为8%，根据N守恒，则排出的气体中N2物质的量为0.025mol×16%÷2=0.002mol、N2O物质的量为0.025mol×8%÷2=0.001mol，排出的气体中有0.0525molCO2，根据得失电子守恒，0.002mol×2×2+0.001mol×2×1+4n(O2)消耗=0.0525mol×4，解得n(O2)消耗=0.05mol，则排出的气体中含O2物质的量为0.5mol-0.05mol=0.45mol，即a=0.45。

(5)实验过程中采用NO模拟NOx，而不采用NO2的原因是：NO2中存在2NO2N2O4的平衡体系，NO2气体中存在N2O4，不便于定量测定。