Question

【题目】全国平板玻璃生产企业大气污染物年排放总量逐年增加，对氮氧化物(NOx)排放的控制与监测已刻不容缓。回答下列问题：

（1）平板玻璃熔窑烟气中的NOx以温度型氮氧化物为主。其中NO在空气中容易被一种三原子气体单质氧化剂和光化学作用氧化成NO2，该氧化剂的分子式为_________。

（2）用CH4催化还原NOx可在一定程度上消除氮氧化物的污染。

已知：CH4(g)+4NO2(g)4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH＝-574 kJ·mol-1，2NO2(g)+N2(g)4NO(g) ΔH＝+293 kJ·mol-1，则反应CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)的ΔH＝_________kJ·mol-1。

（3）800℃时，在刚性反应器中以投料比为1:1的NO(g)与O2(g)反应：

其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p随时间t的变化如下表所示[t＝∞时，NO(g)完全反应]。

t/min	0	40	80	160	260	700	∞
p/kPa	33.2	28.6	27.1	26.3	25.9	25.2	22.3

①NO(g)与O2(g)合成的反应速率v＝4.2×10-2×p2(NO)×p(O2)(kPa·min-1)，t＝52 min时，测得体系中p(O2)＝11.4 kPa，则此时的p(NO)＝_________kPa，v＝_________kPa·min-1（计算结果保留1位小数）。

②若升高反应温度至900℃，则NO(g)与O2(g)完全反应后体系压强p∞(900℃)_________（填“大于”“等于”或“小于”）22.3kPa，原因是___________________________________。

③800℃时，反应N2O4(g)2NO2(g)的平衡常数Kp＝_________kPa（Kp为以分压表示的平衡常数，计算结果保留2位小数）。

（4）对于反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)，科研工作者提出如下反应历程：

第一步：2NO(g)N2O2(g) 快速平衡

第二步：N2O2+O2(g)2NO2(g) 慢反应

下列表述正确的是_________（填标号）。

A．v（第一步的逆反应）＞v（第二步反应） B．反应的中间产物为N2O2

C．第二步中N2O2与O2的碰撞全部有效 D．第二步反应活化能较低

Answer 1

【答案】O3 -1160 6.2 18.4 大于 温度升高，体积不变，总压强增大；NO2二聚为放热反应，温度升高，平衡左移，体系中气体物质的量增加，总压强增大 49.98 AB

【解析】

（1）NO在空气中容易被一种三原子气体单质氧化剂和光化学作用氧化成NO2，该氧化剂是臭氧。

（2）根据盖斯定律解答。

（3）①根据阿伏伽德罗定律可知，同温同体积时，气体压强之比等于物质的量之比，然后根据三段式解答。

②温度升高，体积不变，总压强增大；NO2二聚为放热反应，温度升高，平衡左移，体系中气体物质的量增加，总压强增大。

③根据表中数据可知NO(g)完全反应时体系压强为22.3 kPa，然后根据三段式解答。

（4）A.第一步反应快，所以第一步的逆反应速率大于第二步的逆反应速率；

B.根据第一步和第二步可知中间产物为N2O2；

C.第二步中N2O2与O2的碰撞部分有效；

D. 第二步反应慢，所以第二步反应的活化能较高。

（1）NO在空气中容易被一种三原子气体单质氧化剂和光化学作用氧化成NO2，该氧化剂是臭氧，分子式为：O3，故答案为：O3。

（2）①CH4(g)+4NO2(g)4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH＝-574 kJ·mol-1，

②2NO2(g)+N2(g)4NO(g) ΔH＝+293 kJ·mol-1，

根据盖斯定律①-②×2，得到反应CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)，故ΔH＝-1160 kJ·mol-1，故答案为：-1160 。

（3）①t=0时，p＝33.2 kPa，以投料比为1:1的NO(g)与O2(g)反应，根据阿伏伽德罗定律可知，同温同体积时，气体压强之比等于物质的量之比，所以p(O2)＝p(NO)=1/2×33.2 kPa=16.6 kPa，

2NO + O2 2NO2，

起始 （kPa） 16.6 16.6 0

转化 （kPa） 10.4 5.2 10.4

平衡（kPa） 6.2 11.4 10.4

t＝52 min时，测得体系中p(O2)＝11.4 kPa，则此时的p(NO)＝6.2kPa，

v＝4.2×10-2×p2(NO)×p(O2)

=4.2×10-2×(6.2kPa)2×11.4 kPa≈18.4 kPa·min-1,故答案为：18.4。

故答案为：6.2；18.4。

②若升高反应温度至900℃，则NO(g)与O2(g)完全反应后体系压强大于22.3kPa，因为温度升高，体积不变，总压强增大；NO2二聚为放热反应，温度升高，平衡左移，体系中气体物质的量增加，总压强增大，故答案为：大于；温度升高，体积不变，总压强增大；NO2二聚为放热反应，温度升高，平衡左移，体系中气体物质的量增加，总压强增大。

③根据表中数据可知NO(g)完全反应时体系压强为22.3 kPa，

2NO + O2 2NO2，

起始 （kPa） 16.6 16.6 0

转化 （kPa） 16.6 8.3 16.6

平衡（kPa） 0 8.3 16.6

8.3kPa +16.6kPa =24.9kPa，24.9kPa-22.3kPa=2.6kPa，

2NO2(g) N2O4(g) △p

起始 （kPa） 16.6 0

转化 （kPa） 2x x x=2.6kPa

平衡（kPa）16.6-2x x

K=(16.6-2x)2/x=11.42/2.6≈49.98 kPa，故答案为：49.98。

（4）A.第一步反应快，所以第一步的逆反应速率大于第二步的逆反应速率，故A正确；

B.根据第一步和第二步可知中间产物为N2O2，故B正确；

C.第二步中N2O2与O2的碰撞部分有效，故C错误；

D. 第二步反应慢，所以第二步反应的活化能较高，故D错误。

故选AB。