Question

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______（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=______．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______．
（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：______．

Answer 1

（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