Question

【題目】氮的氧化物是造成大氣污染的主要物質(zhì)。研究氮氧化物的反應(yīng)機(jī)理對(duì)于消除環(huán)境污染有重要意義。回答下列問(wèn)題：

（1）NO2和N2O4以物質(zhì)的量之比為1：1與O2和H2O恰好完全反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____。

（2）已知：2N2O5(g)2N2O4(g)＋O2(g) H=－4.4kJ/mol

N2O5(g)2NO2(g)＋O2(g) H =＋53.1 kJ/mol

則反應(yīng)2NO2(g)N2O4(g)的H=___kJ/mol。

（3）利用現(xiàn)代手持技術(shù)傳感器可以探究壓強(qiáng)對(duì)2NO2(g)N2O4(g)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響。在恒定溫度和標(biāo)準(zhǔn)壓強(qiáng)(100kPa)條件下，往針筒中充入一定體積的NO2氣體后密封并保持活塞位置不變。分別在t1、t2時(shí)刻迅速移動(dòng)活塞后并保持活塞位置不變(不考慮溫度的變化)。測(cè)定針筒內(nèi)氣體壓強(qiáng)變化如圖所示：

①B點(diǎn)時(shí)NO2的轉(zhuǎn)化率為___；B點(diǎn)反應(yīng)N2O42NO2(g)的平衡常數(shù)Kp為____(Kp為以分壓表示的平衡常數(shù)，計(jì)算結(jié)果保留1位小數(shù))。

②B、E兩點(diǎn)對(duì)應(yīng)的正反應(yīng)速率大小為νB___νE(請(qǐng)?zhí)睢埃尽薄埃肌被颉?”)。

③E、F、G、H四點(diǎn)時(shí)對(duì)應(yīng)氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量最大的點(diǎn)為___。

（4）反應(yīng)物NO2可由2NO(g)＋O2(g)2NO2生成，對(duì)該反應(yīng)科學(xué)家提出如下反應(yīng)歷程：

第一步NO＋NON2O2 快速平衡

第二步N2O2＋O2→2NO2 慢反應(yīng)

下列說(shuō)法正確的是_____(填標(biāo)號(hào))。

A．若第一步放熱，溫度升高，總反應(yīng)速率可能減小

B．N2O2為該反應(yīng)的催化劑

C．第二步反應(yīng)的活化能比第一步反應(yīng)的活化能大

D．第二步中N2O2與O2的碰撞100%有效

Answer 1

【答案】4NO2＋4N2O4＋3O2＋6H2O＝12HNO3 -55.3 6% 3036.4 ＞ H AC

【解析】

（1）NO2和N2O4以物質(zhì)的量之比為1：1與O2和H2O恰好完全反應(yīng)，反應(yīng)中氧氣為氧化劑，化合價(jià)由０價(jià)變?yōu)?2價(jià)，氮元素化合價(jià)應(yīng)升高被氧化，則為+5價(jià)，化合價(jià)升（1+1×2）×（5-4）=3，降為2×2＝4，最小公倍數(shù)為12，結(jié)合質(zhì)量守恒可得化學(xué)方程式為4NO2＋4N2O4＋3O2＋6H2O＝12HNO3；

（2）已知：①2N2O5(g)2N2O4(g)＋O2(g) H1=－4.4kJ/mol

②N2O5(g)2NO2(g)＋O2(g) H2=＋53.1 kJ/mol

根據(jù)蓋斯定律，由①×-②得反應(yīng)2NO2(g)N2O4(g) H=－4.4kJ/mol×-53.1 kJ/mol=-55.3 kJ/mol；

（3）①根據(jù)阿伏加德羅定律，溫度，體積不變時(shí)，壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，設(shè)起始時(shí)NO2的物質(zhì)的量為n，反應(yīng)的物質(zhì)的量為2x，列出三段式：

2NO2(g)N2O4(g)

起始/mol n 0

反應(yīng)/mol 2x x

平衡/mol n-2x x

氣體物質(zhì)的量之比等于壓強(qiáng)之比，則=，x=，NO2的轉(zhuǎn)化率為×100%=×100%=6%；n-2x=n-2×=，n-2x+x=，則B點(diǎn)反應(yīng)N2O42NO2(g)的平衡常數(shù)Kp為=3036.4；

②壓強(qiáng)影響氣體的化學(xué)反應(yīng)速率，壓強(qiáng)增大，化學(xué)反應(yīng)速率加快，B點(diǎn)的壓強(qiáng)大于E點(diǎn)的壓強(qiáng)，則νB＞νE；

③t2時(shí)刻移動(dòng)了活塞，壓強(qiáng)迅速增大，說(shuō)明針筒內(nèi)體積縮小，保持活塞位置不變后，平衡向著正向移動(dòng)，混合氣的物質(zhì)的量逐漸減小，根據(jù)M=,可知，E、F、G、H四點(diǎn)時(shí)對(duì)應(yīng)氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量最大的點(diǎn)為H；

（4）A．若第一步放熱，溫度升高，平衡逆向移動(dòng)，使第二步N2O2的量減少，總反應(yīng)速率可能減小，選項(xiàng)A正確；

B．N2O2為該反應(yīng)的中間產(chǎn)物，不是催化劑，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；

C．降低活化能，可加快反應(yīng)速率，則第二步的活化能比第一步的高,選項(xiàng)C正確;

D．第二步反應(yīng)較慢，則有效碰撞的次數(shù)較少，可知N2O2與O2的碰撞不可能100%有效，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

答案選AC。