[题目]汽车尾气中CO.氮氧化物(NOx)严重影响人们的生活和健康.化学工作者对氮氧化物的处理做了广泛而深人的研究.I．利用甲烷还原NOx ①CH4(g)+4N02+C02(g)+2H2O(g) △H1＝-574kJ/mol,②CH4=2N2(g)+C02(g)+2H2O(g) △H2＝-1160kJ/mol.(1)甲烷直接将N02 还原为N2的热化学� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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【题目】汽车尾气中CO、氮氧化物（NOx）严重影响人们的生活和健康，化学工作者对氮氧化物的处理做了广泛而深人的研究。

I．利用甲烷还原NOx

①CH4(g)+4N02(g)=4NO(g)+C02(g)+2H2O(g) △H1＝-574kJ/mol；

②CH4(g)+4N0(g)=2N2(g)+C02(g)+2H2O(g) △H2＝-1160kJ/mol。

(1)甲烷直接将N02 还原为N2的热化学方程式为_________。

(2)在恒容（2L）密闭容器中充入lmolCH4和2molNO2进行（1）中反应，CH4的平衡转化率 (CH4)与温度和压强的关系如图甲所示。

①若容器中的压强为p2, y点：v正_____v逆（填“大于”“等于”或“小于”）。

②图中压强由大到小为______，理由是____________________。

③ x 点对应温度下反应的平衡常数K=________。

II．某研究小组以Ag—ZSM—5为催化剂模拟汽车尾气的处理，实现NO和CO反应转化为无毒气体，同时利用反应放出的热量预热NO和CO。实验测得NO的转化率随温度的变化如图乙所示。

（1）低于773K时，NO的转化率______（填“是”或者“不是”）对应温度下的平衡转化率，判断理由是_______，高于773K，NO的转化率降低的可能原因是______（填序号）。

A．平衡常数变大 B．催化剂的活性降低 C．反应活化能增大

（2）为提高汽车尾气中NO的转化率，除了改变温度、压强外，还可以采取的措施有____________。

【答案】 CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-867kJ/mol 大于 p2＞p 1 化学反应为气体体积增大的反应，反应温度相同时，增大压强，平衡逆向移动，CH4的转化率减小，故p 2＞p 1 0.25mol/L 不是该反应为放热反应，NO的平衡转化率随温度的升高而减小 B 催化转化之前除去汽车尾气中的水蒸气

【解析】I．（1）已知：①CH4(g)+4N02(g)=4NO(g)+C02(g)+2H2O(g) △H1＝-574kJ/mol；

②CH4(g)+4N0(g)=2N2(g)+C02(g)+2H2O(g) △H2＝-1160kJ/mol。

根据盖斯定律可知①＋②即得到甲烷直接将NO2 还原为N2的热化学方程式为CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-867kJ/mol。

（2）①y点在曲线下方，要达到平衡状态，甲烷的转化率增大，则y点：v正大于v逆。②化学反应为气体体积增大的反应，反应温度相同时，增大压强，平衡逆向移动，CH4的转化率减小，故p 2＞p 1。③x点甲烷转化率是0.5，则

CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)

起始浓度（mol/L） 0.5 1 0 0 0

转化浓度（mol/L） 0.25 0.5 0.25 0.25 0.5

平衡浓度（mol/L） 0.25 0.5 0.25 0.25 0.5

因此该温度下反应的平衡常数K=。

II．（1）由于该反应为放热反应，NO的平衡转化率随温度的升高而减小，因此低于773K时，NO的转化不是对应温度下的平衡转化率；正反应放热，升高温度平衡常数进行，因此高于773K，NO的转化率降低的可能原因是催化剂的活性降低，答案选B；（2）根据图像可知存在水蒸气时转化率降低，因此为提高汽车尾气中NO的转化率，除了改变温度、压强外，还可以采取的措施有催化转化之前除去汽车尾气中的水蒸气。

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