题目内容
【题目】近年我国汽车拥有量呈较快增长趋势，汽车尾气已成为重要的空气污染物。回答下列问题：
（1）汽车发动机工作时会引起反应：N2(g)+O2(g) 
2NO(g)，是导致汽车尾气中含有NO的原因之一。一定量NO发生分解的过程中，NO的转化率随时间变化的关系如右图所示。
①反应2NO(g) 
N2(g)+O2(g)为________反应(填“吸热”或“放热”)；
②一定温度下，能够说明反应2NO(g) 
N2(g)+O2(g)已达到平衡的是______(填序号)；
a．容器内的压强不发生变化 b．混合气体的密度不发生变化
c．NO、N2、O2的浓度保持不变 d．单位时间内分解4 mol NO，同时生成2 mol N2
（2）当发动机采用稀薄燃烧时，尾气中的主要污染物为NOx。可用CH4催化还原NOx以消除氮氧化物污染。
已知：CH4(g)+4NO2(g)=== 4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=－574 kJ·mol-1
CH4(g)+2NO2(g)===N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=－867 kJ·mo1-1
写出CH4与NO反应生成N2、CO2、H2O(g)的热化学方程式：______________________；
（3）大气污染物氮氧化物可以用活性炭还原法处理。某研究小组向某0.5L的密闭容器中加入一定量的活性炭和NO，发生反应C(s)＋2NO(g)
N2(g)＋CO2 (g)。在T1℃时，反应进行到不同时间测得各物质的物质的量如下：
时间（min） 物质的量（mol） | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 |
NO | 1.00 | 0.58 | 0.40 | 0.40 | 0.32 | 0.32 |
N2 | 0 | 0.21 | 0.30 | 0.30/span> | 0.34 | 0.34 |
CO2 | 0 | 0.21 | 0.30 | 0.30 | 0.17 | 0.17 |
①0~10min内，NO的平均反应速率v(NO)＝________________；T1℃时，该反应的平衡常数K＝___________________________；
②30min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡，根据上表中的数据判断改变的条件可能是__________（填字母编号）。
a．加入一定量的活性炭 b．通入一定量的NO
c．适当缩小容器的体积 d．加入合适的催化剂
f．移出一定量的CO2
③若30min后升高温度至T2℃，达到平衡时，容器中NO、N2、CO2的浓度之比为5:3:3，则 H_________0（填“＞”或“＜”或“＝”）。
【答案】 放热 c CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-1160kJ/mol 0.084mol·L－1·min－1 
（或0.56） f ＜
【解析】（1）①根据“先拐先平”可知，T2大于T1，温度越高，NO的转化率越小，则升高温度平衡向逆反应方向移动，则逆反应为吸热，正反应为放热反应；②a．该反应是反应气体体积不变的反应，所以无论反应是否达到平衡状态，体系的压强始终不变，故a错误；b．混合气体的总质量不变，容器体积不变，密度始终保持不变，密度不变不能做为平衡状态的标志，故b错误；c.NO、N2、O2的浓度保持不变，达到平衡状态，故c正确；d.单位时间内分解4molNO，同时生成2molN2，都是逆反应速率，不能说明反应达到平衡状，故d错误；答案选c；（2）已知：①CH4(g)+4NO2(g)=== 4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H1=－574 kJ·mol-1
②CH4(g)+2NO2(g)===N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H2=－867 kJ·mo1-1
根据盖斯定律，由②
-①得反应CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=－867 kJ·mo1-1
-（－574 kJ·mol-1）=-1160kJ/mol；（3）①分析图表数据，0～10min内，NO的平均反应速率v（NO）=
=0.084mol·L－1·min－1；20min时反应C(s)＋2NO(g)
N2(g)＋CO2 (g)达平衡，NO、N2、CO2的物质的量浓度分别为0.80mol/L、0.60mol/L、0.60mol/L,化学平衡常数表达式为K=
；②30min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡，图表数据分析可知氮气浓度增大，一氧化氮、二氧化碳浓度都减小；a．加入一定量的活性炭是固体，对平衡无影响，不符合；b．通入一定量的NO，反应正向进行，达到平衡后一氧化氮、氮气、二氧化碳浓度增大，不符合；c．适当缩小容器的体积，反应前后是气体体积不变的反应，平衡不动，但是物质浓度都增大，不符合；d．加入合适的催化剂，只能改变化学反应速率，不能改变平衡，浓度不变，不符合；f．移出一定量的CO2，平衡正向移动，氮气的浓度增大，一氧化氮、二氧化碳的浓度减小，符合。答案选f；③若
30min后，达到平衡时容器中NO、N2、CO2的浓度之比4：3：3，升高温度至T2℃，达到平衡时，容器中NO、N2、CO2的浓度之比为5：3：3，说明平衡逆向进行，逆向是吸热反应，正反应方向是放热反应H＜0。
