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

Question

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的原因之一．2 000 K时，向容积为2 L的密闭容器中充入2 mol N₂与2 mol O₂，发生上述反应，经过5 min达到平衡，此时容器内NO的体积分数为0.75%，则该反应在5 min内的平均反应速率v（O₂）=___mol•L^-1•min^-1，N₂的平衡转化率为___，2 000 K时该反应的平衡常数K=___；
（2）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4mol NO，同时生成2molN₂
③在四个容积和温度均完全相同的密闭容器中分别加入下列物质，相应物质的量（mo1）如表所示．相同条件下达到平衡后，N₂的体积分数最大的是___（填容器代号）；

容器代号	NO	N2	O2
A	2	0	0
B	0	1	1
C	0.4	0.6	0.8
D	1	0.5	0.4

（3）当发动机采用稀薄燃烧时，尾气中的主要污染物为NO_x，可用CH₄催化还原NO₂消除氮氧化物的污染．
已知：CH₄（g）+4NO₂（g）═4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ•mol^-1
CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867kJ•mol^-1
①写出CH₄与NO反应生成N₂、CO₂、H₂O（g）的热化学方程式：___
②使用催化剂可以将汽车尾气的主要有害成分一氧化碳（CO）和氮氧化物（NO_x）转化为无毒气体，该反应的化学方程式为___．

Answer 1

（1）N₂（g）+O₂（g）⇌2NO（g），
c（初）    1            1              0
c（变）    x             x             2x
c（平）   1-x         1-x           2x
所以(2x)/(2)=0.0075，解之得x=0.0075mol；则该反应在5 min内的平均反应速率v（O₂）=(0.0075)/(5)=0.0015mol•L^-1•min^-1，N₂的平衡转化率为(0.0075)/(1)×100%=0.75%，2 000 K时该反应的平衡常数K=((2×0.0075)2)/((1-0.0075)2)=2.25×10^-4，
故答案为：0.0015；   0.75%； 2.25×10^-4；
（2）①由图可知T₂大于T₁，而温度越高一氧化氮的转化率越小，所以正反应是放热反应，故答案为：放热；
②a．两边计量数相等，容器内的压强一直不发生变化，故错误；　　　　　　　　
b．混合气体的密度一直不发生变化，故错误；
c．NO、N₂、O₂的浓度保持不变，说明正逆反应的速率相等，达平衡状态，故正确；　　　　　
d．单位时间内分解4mol NO，同时生成2molN₂，都体现逆反应的方向，故错误；
故选：c；
③A将一氧化氮完全转化为氮气和氧气，相当于投氮气和氧气都是1mol，所以A和B是同一平衡，而C用极端相当于投氮气0.8mol和1mol的氧气，所以C相当在A和B平衡的基础上减少氮气的量，平衡逆向移动，所以氮气的体积分数减小，D用极端转化相当于投氮气1mol和0.8mol的氧气，所以D相当在A和B平衡的基础上减少氧气的量，平衡逆向移动，所以氮气的体积分数最大，则氮气的体积分数大小顺序为：D>A=B>C，故选：D；
（3）①CH₄（g）+4NO₂（g）═4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ•mol^-1；②CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867kJ•mol^-1；而CH₄与NO反应生成N₂、CO₂、H₂O（g）的反应方程式为：CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g），根据盖斯定律可知：△H=2②-①=-867×2+574═-1160kJ/mol，所以热化学方程式为：CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160kJ/mol，
故答案为：CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160kJ/mol；
②一氧化碳（CO）和氮氧化物（NO_x）转化为无毒气体，即二氧化碳和氮气，所以化学方程式为2xCO+2NO_x(催化剂.)/()2xCO₂+N₂，
故答案为：2xCO+2NO_x(催化剂.)/()2xCO₂+N₂．