Question

【題目】NO、NO2是汽車尾氣中主要的含氮氧化物。回答下列問題：

（1）已知氮氧化物轉(zhuǎn)化過程中的能量變化如圖(圖中表示生成2 mol NO2的能量變化)。1 mol NO氧化為NO2的焓變△H=___________。

（2）某溫度下，反應(yīng)的平衡常數(shù)如下：

a.2NO2(g) N2(g)+2O2(g) K=6.7×1016

b.2NO(g) N2(g)+O2(g) K=2.2×1030

分解反應(yīng)趨勢(shì)較大的反應(yīng)是__________(填“a”或“b”)；反應(yīng)2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)的K=_____________。

（3）已知反應(yīng)2NO(g)+O2(g) 2NO2的正反應(yīng)速率v正=k1Cm(NO)cn(O2)，其中k為速率常數(shù)，可通過下列實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算k、m、n。

則k1=______________，m=______________，n=______________，

（4）已知該反應(yīng)的歷程為：

第一步：NO+NON2O2 快速平衡

第二步：N2O2+O22NO2慢反應(yīng)

其中可近似認(rèn)為第二步反應(yīng)不影響第一步的平衡，第一步反應(yīng)中：v(正)=k1c2(NO)，v(逆)=k-1c(N2O2)。下列敘述正確的是________(填字母)。

A.第一步反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

B.v(第一步的正反應(yīng))<v(第二步的反應(yīng))

C.第二步的活化能比第一步的活化能高

D.第二步中N2O2與O2的碰撞100%有效

（5）一定條件下測(cè)得容器中NO、O2、NO2濃度發(fā)生如下變化。

①NO的平衡轉(zhuǎn)化率為 _______________。

②該溫度下反應(yīng)2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的平衡常數(shù)為______________(保留整數(shù))

Answer 1

【答案】-56KJ·mol-1 b 3.28×1013 1596L2·mol-2·s-1 2 1 AC 60% 321

【解析】

（1）由圖結(jié)合蓋斯定律計(jì)算出生成1molNO2放出的熱量；

（2）平衡常數(shù)越大，反應(yīng)越容易進(jìn)行；

反應(yīng)b-a得2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)，K=2.2×1030/6.7×1016；

（3）由組1和2，NO濃度不變時(shí)，氧氣的濃度增大1倍，速率也增大1倍，故n=1；

由組1和3，NO的濃度增大1倍，速率變?yōu)樵瓉?lái)的4倍，故m=2；代入其中一組數(shù)據(jù)可求出k1；

（4）A、根據(jù)平衡常數(shù)的定義分析；

B、v(第一步的正反應(yīng))是快反應(yīng)；

C、第二步的反應(yīng)難，活化能高；

D、第二步中N2O2與O2的有效碰撞率小，反應(yīng)難。

（5）①NO的平衡轉(zhuǎn)化率=NO的變化量/NO的投料量；

②該溫度下反應(yīng)2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的平衡常數(shù)為c2(NO2)/c2(NO)c(O2).

（1）圖中表示生成2 mol NO2的能量變化，①N2(g)+2O2(g) =2NO2(g) △H=68KJ·mol-1

②N2(g)+O2(g) =2NO(g) △H=180KJ·mol-1，由蓋斯定律，①-②得2NO(g) +O2(g) =2NO2(g) △H=-112KJ·mol-1，兩邊同除以2得：NO(g) +1/2 O2(g) =NO2(g) △H=-56KJ·mol-1；

（2）平衡常數(shù)越大，反應(yīng)越容易進(jìn)行，b.2NO(g) N2(g)+O2(g)平衡常數(shù)K=2.2×1030大，故選b；

反應(yīng)b-a得2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)，K=2.2×1030/6.7×1016=3.28×1013；

（3）由組1和2，NO濃度不變時(shí)，氧氣的濃度增大1倍，速率也增大1倍，故n=1；

由組1和3，NO的濃度增大1倍，速率變?yōu)樵瓉?lái)的4倍，故m=2；

將m和n代入第1組數(shù)據(jù)，7.98×10-3mol·L－1·s－1=k1×（0.02mol·L－1）2×0.0125mol·L－1，解得k1=1596L2·mol-2·s-1；

（4）A、第一步反應(yīng)的平衡常數(shù)K=c(N2O2)/c2(NO),平衡時(shí)v(正)=v(逆)==k1c2(NO)=k-1c(N2O2)，得c(N2O2)/c2(NO)=k1/k-1，K=c(N2O2)/c2(NO)==k1/k-1，故A正確；

B、v(第一步的正反應(yīng))是快反應(yīng)，v(第二步的反應(yīng))是慢反應(yīng)，v(第一步的正反應(yīng))>v(第二步的反應(yīng))，故B錯(cuò)誤；

C、第二步的反應(yīng)難，活化能高，第二步的活化能比第一步的活化能高，故C正確；

D、第二步是慢反應(yīng)，說(shuō)明N2O2與O2的有效碰撞的幾率較小，不可能達(dá)到100%,故D錯(cuò)誤。

故選AC。

（5）①NO的平衡轉(zhuǎn)化率=NO的變化量/NO的投料量=（0.010mol·L－1-0.004mol·L－1）/0.010mol·L－1=0.6；

該溫度下反應(yīng)2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的平衡常數(shù)為c2(NO2)/c2(NO)c(O2)=0.0062/0.0042×0.007=321.