为了防止氮氧化物对空气的污染,人们采取了很多措施。
(1)如用CH
4催化还原NO
2可以消除氮氧化物的污染,发生的反应如下: CH
4(g)+2NO
2(g)

N
2(g)+CO
2(g)+2H
2O(g) △H=-867 kJ·mol
-1。
①下列有关说法正确的是_________。
A.在容器中充入1mol CH4和2 mol NO2,当体系中n(CH4)/n(NO2)比值不随时间变化时,反应达到平衡状态 |
B.恒温恒容时,当混合气体的密度不随时间变化时,该反应达到平衡状态 |
C.体系达到平衡后,升高温度,体系中的混合气体的平均相对分子质量增大 |
D.恒温恒压时,充入CH4有利于提高氮氧化物的转化率 |
②在t
2时刻,将容器的容积迅速扩大到原来的2倍,在其他条件不变的情况下,t
3时刻达到新的平衡状态。请在右图中补充画出从t
2到t
4时刻v
正(N
2) 随时间的变化曲线:____________

(2)现有的汽车尾气处理的原理是:NO(g)+2CO(g)

N
2(g) +2CO
2(g),通常使含适当比例的NO、CO尾气通过装有高效催化剂的处理装置。请根据以下相关数据,分析仅使用催化剂能否有效消除NO、CO尾气污染___________。
反应
| 25℃时的平衡常数
| 焓变
|
反应I:2NO(g) N2(g)+O2(g)
| K1=1×1030
| △H=-180.5kJ/mol
|
反应II:2CO2 (g) 2CO(g)+O2(g)
| K2=4×10-92
| △H= +566.0kJ/mol
|
(3)用NH
3催化还原NO
x也可以消除氮氧化物的污染,其反应原理为:NO(g) +NO
2(g)+2NH
3(g)

2N
2(g) + 3H
2O(g)。一定温度下,在某恒定压强为P的密闭容器中充入一定量的NO、NO
2和NH
3,达到平衡状态后,容器中含n(NO)=a mol,n(NO
2)=2a mol,n(NH
3)=2a mol,n(N
2)=2b mol,且N
2(g)的体积分数为1/3,请计算此时的平衡常数K
p=________________。(用只含P的式子表示,且化至最简式)。(备注:对于有气体参加的反应,可用某组分的平衡分压代替物质的量浓度计算平衡常数,记作K
P。如p(NO
2)为NO
2的平衡分压,p(NO
2)=x(NO
2)p,p为平衡总压,x(NO
2)为平衡体系中NO
2的物质的量分数。)
(4)用间接电化学法对大气污染物NO进行无害化处理,其原理示意如图(质子膜允许H
+和H
2O通过),电极I发生的电极反应为_________________________ 。
