Question

汽车内燃机工作时产生的高温会引起N₂和O₂发生反应生成NO气体，是导致汽车尾气中含有NO的原因之一．
（1）如图表示在T₁、T₂两种不同温度下，一定量的NO发生反应：2NO（g）?N₂（g）+O₂（g）．反应过程中N₂的体积分数随时间变化的图象．升高温度，该反应的平衡常数K将______（填“增大”、“减小”或“不变”）．
（2）2000℃时，向容积为2L的密闭容器中充入10mol N₂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的数值为______．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）研究发现，用CH₄催化还原NO_x可以消除氮氧化物的污染．例如：
CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₁=-574kJ?mol^-1
CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-1160kJ?mol^-1
若1mol CH₄还原NO₂至N₂，整个过程中放出的热量为______kJ．

Answer 1

（1）根据“先拐先平数值大”知，T₁＜T₂，升高温度氮气的体积分数减小，平衡向逆反应方向移动，反应物浓度增大，生成物浓度减小，平衡常数K减小；
故答案为：减小；
（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=

C2(NO)

C(N2)C(O2)

=

2mol 2L

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

(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

（或0.11），

1

7

（或14.3%）；
（3）设放出的热量为y．
将两个方程式CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₁=-574kJ?mol^-1、CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-1160kJ?mol^-1相加得：
2CH₄（g）+4NO₂（g）=2N₂（g）+2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1734kJ?mol^-1
2mol                                           1734KJ
1mol                                              y                                             
y=867KJ
故答案为：867．