Question

控制、治理氮氧化物对大气的污染是改善大气质量的重要方面．

（1）光化学烟雾白天生成，傍晚消失，其主要成分为RH（烃）、NO、NO₂、O₃、PAN（CH₃COOONO₂），某地早上至中午这些物质的相对浓度变化如图1所示，则下列叙述合理的是______．（填字母）
a．早上8时交通繁忙期，光化学烟雾的主要成分为RH、NO
b．14时，光化学烟雾的主要成分为O₃、PAN
c．PAN、O₃由RH和NO直接反应生成
d．PAN直接由O₃转化生成
（2）火力发电厂的燃煤排烟中含大量的氮氧化物（NOx），可利用甲烷和NOx在一定条件下反应消除其污染，则CH₄与NO₂反应的化学方程式为______．
（3）在一密闭容器中发生反应2NO₂ ⇌2NO+O₂，反应过程中NO₂的浓度随时间变化的情况如图2所示．请回答：
①依曲线A，反应在前3min内氧气的平均反应速率为______．
②若曲线A、B分别表示的是该反应在某不同条件下的反应情况，则此条件是______（填“浓度”、“压强”、“温度”或“催化剂”）．
③曲线A、B分剐对应的反应平衡常数的大小关系是K_A______K_B．（填“＞”、“＜”或“=”）
（4）一定温度下，在一密闭容器中N₂O₅可发生下列反应：
2N₂O₅（g）⇌4NO₂（g）+O₂（g）I
2NO₂（g）⇌2NO（g）+O₂（g）II
则反应I的平衡常数表达式为______．若达平衡时，c（NO₂）=0.4mol•L^-1，c（O₂）=1.3mol•L^-1，则反应II中NO₂的转化率为______，N₂O₅（g）的起始浓度应不低于______mo1•L^-1．

Answer

（1）a．由图1可知早上8时光化学烟雾的主要成分为RH、NO；
b．由图1可知14时，光化学烟雾的主要成分为O3、PAN；
c．根据质量守恒判断；
d．O3的浓度一直在减少不可能是反应物；
（2）甲烷和NOx在一定条件下反应消除其污染，生成N2和CO2；
（3）①根据变化的浓度之比等于化学计量数之比以及反应速率公式v=来计算；
②由图象曲线A、B的变化可知，曲线B到达平衡时间较曲线A短，反应速率快，平衡时CD2浓度较曲线A低，转化率高；
③由②分析可知，曲线B的温度比曲线A的温度高，该反应为吸热反应，升高温度，平衡向正反应移动，平衡常数增大；
（4）平衡常数表达式K=；
设出反应I和反应II产生的氧气的浓度分别为Xmo1•L-1，Y mo1•L-1，然后依据方程组建立关系求解，得出反应II中NO2的转化率和N2O5（g）的起始浓度．
【解析】
（1）a．由图1早上8时光化学烟雾的主要成分为RH、NO，故a正确；
b．由图1可知14时，光化学烟雾的主要成分为O3、PAN，故b正确；
c．根据质量守恒可知，氧元素质量不守恒，故c错误；
d．O3的浓度一直在减少不可能是反应物，故d错误；
故选：a．b；
（2）甲烷和NOx在一定条件下反应消除其污染，生成无毒物质N2和CO2、水，反应方程式为2NO2+CH4═N2+CO2+2H2O，故答案为：2NO2+CH4═N2+CO2+2H2O；      
（3）①由图曲线A可知，3min内浓度NO2变化为0.2mol/L-0.13mol/L=0.07mol/L，由方程式可知△c（D2）=×0.07mol/L=0.035mol/L，所以3min内v（D2）==0.0117mol/（L•min），故答案为：0.0117mol/（L•min）；
②该反应为体积减小的吸热反应，增大NO2浓度，反应加快，但NO2转化率降低；增大压强，反应加快，但NO2转化率降低；使用催化剂，反应加快，转化率不变；升高温度，反应加快，平衡向正反应方向移动，NO2转化率增大．故为升高温度，故答案为：温度；
③由②分析可知，曲线B的温度比曲线A的温度高，该反应为吸热反应，升高温度，平衡向正反应移动，平衡常数增大，即KA＜KB，故答案为：＜；
（4）平衡常数表达式K=，故答案为：
    2N2O5（g）⇌4NO2（g）+O2（g）
    2X          4Xmo1•L-1    Xmo1•L-1
   2NO2（g）⇌2NO（g）+O2（g）
    2Ymo1•L-1             Ymo1•L-1
则建立关系：X+Y=1.3；4X-2Y=0.4；解得：X=0.5；Y=0.8；
反应II中NO2的转化率为×100%=80%，N2O5（g）的起始浓度应不低于1mol•L-1，故答案为：；80%；1．