Question

（2008?南通二模）汽车内燃机工作时产生的高温会引起N₂和O₂的反应：N₂（g）+O₂（g）?2NO（g），是导致汽车尾气中含有NO的原因之一．某同学为控制污染，对该反应进行研究．
（1）如图1表示在T₁、T₂两种不同温度下，一定量的NO发生分解过程中N₂的体积分数随时间变化的图象，根据图象判断反应N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）为

吸热

（填“吸热”或“放热”）反应．
（2）2000℃时，向容积为2L的密闭容器中充入10molN₂与5mol O₂，达到平衡后NO的物质的量为2mol，则2000℃时该反应的平衡常数K=

1

9

．该温度下，若开始时向上述容器中充入N₂与O₂均为1mol，则达到平衡后N₂的转化率为

14.3%

．
（3）为避免汽车尾气中的有害气体对大气的污染，给汽车安装尾气净化装置．净化装置里装有含Pd等过渡元素的催化剂，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的机理如图2所示．写出上述变化中的总化学反应方程式：

2NO+O₂+4CO=4CO₂+N₂

．

Answer 1

分析：（1）根据“先拐先平数值大”原则判断的T₁、T₂大小，再根据平衡时氮气的体积分数判断温度对平衡的影响；
（2）平衡常数为产物浓度系数次幂的乘积与反应物浓度系数次幂的乘积的比，所以该反应平衡常数为k=

[c(NO)]2

c(N2)?c(O2)

，利用三段式求出反应混合物各组分物质的量的变化量、平衡时反应混合物各组分物质的量，再求出平衡浓度，代入平衡常数表达式计算；
令令N₂转化的物质的量为xmol，利用三段式求出反应混合物各组分物质的量的变化量、平衡时反应混合物各组分物质的量，再求出平衡浓度，代入平衡常数列方程，求出x值，再根据转化率定义计算．
（3）判断出反应物、产物，配平写出方程式．

解答：解：（1）根据图象判断，T₂曲线先到达平衡，反应速率大，温度较高，而温度升高，氮气的体积分数减小，说明升高温度平衡向正反应移动，升高温度向吸热方向进行，故正反应为吸热反应．
故答案为：吸热
（2）利用三段式求出反应混合物各组分物质的量的变化量、平衡时反应混合物各组分物质的量．
              N₂（g）+O₂（g）?2NO（g），
起始（mol）：10       5         0
反应（mol）：1        1         2
平衡（mol）：9        4         2
所以平衡常数k=

[c(NO)]2

c(N2)?c(O2)

=

( 2mol 2L )2

9mol 2L × 4mol 2L

=

1

9

；
令N₂转化的物质的量为xmol，则
             N₂（g）+O₂（g）?2NO（g），
起始（mol）：1      1              0
反应（mol）：x      x              2x
平衡（mol）：1-x   1-x            2x
所以

( 2xmol 2L )2

(1-x)mol 2L × (1-x)mol 2L

=

1

9

，解得x=

1

7

，
N₂的转化率为

1 7 mol

1mol

×100%=14.3%．
故答案为：

1

9

；14.3%
（3）NO₂为中间产物，反应物为NO、O₂、CO，产物为CO₂、N₂，反应方程式为2NO+O₂+4CO=4CO₂+N₂．
故答案为：2NO+O₂+4CO=4CO₂+N₂

点评：本题考查化学平衡计算、平衡移动，难度中等，注意利用三段式解题．