Question

【題目】近年來霧霾天氣經常出現，研究霧霾成因和治理是當前環(huán)保的重要話題。汽車尾氣和燃煤是造成空氣污染的原因之一。因此研究氮氧化物的反應機理，對消除和防治環(huán)境污染有重要意義。

（1）①對于2NO(g)+2H2(g)=N2(g)+2H2O(g) △H=-665kJ/mol的反應分三步完成：

a：2NO(g)=N2O2(g)(快)

b：N2O2(g)+H2(g)=N2O(g)+H2O(g)(慢)

c：N2O(g)+H2(g)=N2(g)+H2O(g)(快)

決定此總反應速率的是第步的反應___(填序號)。

②已知：H2(g)+CO2(g)=H2O(g)+CO(g) △H=+41kJ/mol

汽車尾氣的凈化原理主要是用催化劑把NO與CO反應轉化為兩種對大氣無污染的氣體，試寫出該反應的熱化學方程式：___。

（2）升高溫度能讓絕大多數的化學反應加快反應速率，但是研究發(fā)現2NO(g)+O2(g)=2NO2(g) △H<0存在一些特殊現象。現有某化學小組通過實驗測得不同溫度下該反應速率常數k(代表反應速率的一個常數)的數值如表：

T(K)	k	T(K)	k	T(K)	k
143	1.48×105	273	1.04×104	514	3.00×103
195	2.58×104	333	5.50×103	613	2.80×103
254	1.30×104	414	4.00×103	663	2.50×103

由實驗數據測到v正與c(O2)的關系如圖1所示，當x點升高到某一溫度時，反應重新達到平衡，則變?yōu)橄鄳�的點為___點(填字母)，并解析原因：

①___

②___

（3）NOx的排放主要來自于汽車尾氣，包含NO2和NO，有人得出用活性炭對NOx進行吸收，發(fā)生如下反應：

反應a：C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) △H=-34.0kJ/mol

反應b：2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g) △H=-64.2kJ/mol

對于反應a，在T1℃時，借助傳感器測得反應在不同時間點上各物質的濃度如表：

時間(min) 濃度(mol/L)	0	10	20	30	40	50
NO	1.00	0.58	0.40	0.40	0.48	0.48
N2	0	0.21	0.30	0.30	0.36	0.36

①010min內，NO的平均反應速率v(NO)=___，當升高反應溫度，該反應的平衡常數K___(選填“增大”、“減小”或“不變”)。

②30min后，只改變某一條件，反應重新達到平衡；根據上表中的數據判斷改變的條件可能是___(填字母)。

a.加入一定量的活性炭 b.通入一定量的NO

c.適當縮小容器的體積 d.加入合適的催化劑

（4）實驗室模擬反應2C(s)+2NO2(g)=N2(g)+2CO2(g) △H=-64.2kJ/mol，在密閉容器中加入一定量的碳和NO2，維持溫度是T2℃，如圖2為不同壓強下反應b經過相同時間NO2的轉化率隨著壓強變化的示意圖。

①請從動力學角度分析，1050kPa前，反應b中NO2轉化率隨著壓強增大而增大的原因___；

②用某物質的平衡分壓代替其物質的量濃度也可以表示化學平衡常數(記作Kp)；在T2℃、1.1×106Pa時，該反應的化學平衡常數___(用計算表達式表示，不必化簡)；已知：氣體分壓(p分)=氣體總壓(p總)×體積分數。

Answer 1

【答案】b 2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g) △H=-747kJ/mol b 升高溫度，平衡向吸熱方向移動，即是逆向移動，c(O2)增大 升高溫度，k減小，正反應速率下降 0.042mol/(Lmin) 減小 bc 1050KPa前反應未達平衡狀態(tài)，隨著壓強增大，反應速率加快，NO轉化率提高

【解析】

：(1)①對于2NO(g)+2H2(g)=N2(g)+2H2O(g)△H=-665kJ/mol的反應分三步完成：
a：2NO(g)=N2O2(g)(快)
b：N2O2(g)+H2(g)=N2O(g)+H2O(g)(慢)
c：N2O(g)+H2(g)=N2(g)+H2O(g)(快)
反應機理中最慢的一步反應為決定整個反應的速控步，所以決定此總反應速率的是第b步，
故答案為：b；
②用催化劑把NO與CO反應轉化為兩種對大氣無污染氣體，分別為N2和CO2，反應方程式為：2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)，
已知：①2NO(g)+2H2(g)=N2(g)+2H2O(g)△H1=-665kJ/mol，
②H2(g)+CO2(g)=H2O(g)+CO(g)△H2=+41kJ/mol，
所求反應可由①-②×2得到，根據蓋斯定律，該反應的焓變?yōu)椤?/span>H=△H1-2△H2=-747kJ/mol，熱化學方程式：2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)△H=-747kJ/mol，故答案為：2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)△H=-747kJ/mol；
(2)根據，表中數據分析，溫度升高，化學反應速率常數不是單一的增大，反應為放熱反應，升高溫度不利于反應正向進行，當x點升高到某一溫度時。反應重新達到平衡，此時反應正向進行程度較大，c(O2)較大，所以相應的點變?yōu)?/span>b點，故答案為：b；
解析原因為：①升高溫度，平衡向吸熱方向移動，即是逆向移動，c(O2)增大，②升高溫度，k減小，正反應速率下降，故答案為：升高溫度，平衡向吸熱方向移動，即是逆向移動，c(O2)增大；升高溫度，k減小，正反應速率下降；
(3)①C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)△H=-34.0kJ/mol，圖表數據得到0～10min內，NO的平均反應速率，反應為放熱反應升溫平衡逆向進行，平衡常數減小，故答案為：0.042mol/(Lmin)；減小；
②30min后，只改變某一條件，反應重新達到平衡，C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)，依據圖表數據分析，平衡狀態(tài)物質濃度增大，依據平衡常數計算，平衡常數隨溫度變化，平衡常數不變說明改變的條件一定不是溫度；依據數據分析，氮氣濃度增大，二氧化碳和一氧化氮濃度增大，反應前后氣體體積不變，所以可能是減小溶液體積后加入一定量一氧化氮；
a．加入一定量的活性炭，碳是固體對平衡無影響，平衡不動，故a錯誤；
b．通入一定量的NO，新平衡狀態(tài)下物質平衡濃度增大，故b正確；
c．適當縮小容器的體積，反應前后體積不變，平衡狀態(tài)物質濃度增大，故c正確；
d．加入合適的催化劑，催化劑只改變化學反應速率，不改變化學平衡，故d錯誤；
故答案為：bc；
(4)①1050kPa前，反應b中NO2轉化率隨著壓強增大而增大的原因，1050KPa前反應未達平衡狀態(tài)，隨著壓強增大，反應速率加快，NO轉化率提高，
故答案為：1050KPa前反應未達平衡狀態(tài)，隨著壓強增大，反應速率加快，NO轉化率提高；
②在1100kPa時二氧化氮轉化率40%，結合三行計算列式得到；設通入二氧化氮1mol，則轉化的二氧化氮為0.4mol，根據方程式可知生成的N2的物質的量為0.2mol，生成的CO2的物質的量為0.4mol，剩余的二氧化氮為0.6mol，氣體總物質的量=1.2mol，壓強之比等于物質的量之比，所以
，故答案為：。