Question

【題目】N2O和CO是常見的環(huán)境污染氣體。

（1）對于反應(yīng)N2O(g)+CO(g)CO2(g)+N2(g)來說，“Fe+”可作為此反應(yīng)的催化劑。其總反應(yīng)分兩步進(jìn)行：

第一步為Fe++N2OFeO++N2；則第二步為____________________(寫化學(xué)方程式)。

已知第二步反應(yīng)幾乎不影響總反應(yīng)達(dá)到平衡所用的時間，由此推知，第一步反應(yīng)的活化能_________(填“大于”“小于”或“等于”)第二步反應(yīng)的活化能。

（2）在四個不同容積的恒容密閉容器中按圖甲充入相應(yīng)的氣體，發(fā)生反應(yīng)：2N2O(g)2N2(g)+O2(g)，容器I、II、III中N2O的平衡轉(zhuǎn)化率如圖乙所示：

①該反應(yīng)的△H_____0(填“>”或“<”)。

②若容器I的體積為2L，反應(yīng)在370℃下進(jìn)行，20s后達(dá)到平衡，則0～20s內(nèi)容器I中用O2表示的反應(yīng)速率為_________。B點對應(yīng)的平衡常數(shù)k=________(保留兩位有效數(shù)字)。

③圖中A、C、D三點容器內(nèi)氣體密度由大到小的順序是 _______________。

④若容器Ⅳ體積為1L，反應(yīng)在370℃下進(jìn)行，則起始時反應(yīng)_________移動(填“向正反應(yīng)方向”、“向逆反應(yīng)方向”或“不”)。

Answer 1

【答案】FeO++COFe++CO2 大于 ＞ 0.0005 mol·L-1·s-1 0.0044 D＞C＞A 向逆反應(yīng)方向

【解析】

（1）將總反應(yīng)減去第一步反應(yīng)，可得第二步反應(yīng)；第二步反應(yīng)幾乎不影響總反應(yīng)達(dá)到平衡所用的時間，即第一步反應(yīng)決定總反應(yīng)的反應(yīng)速率，則第一步反應(yīng)的活化能大于第二步反應(yīng)的活化能；

（2）①取同一條直線，分析溫度對平衡的影響即可得到反應(yīng)的熱效應(yīng)；

②v(O2)=，根據(jù)N2O的轉(zhuǎn)化率可以計算出△n(O2)，從而得v(O2)；平衡常數(shù)只和溫度有關(guān)，題中并未告知B點的容器體積，故需要通過計算A點的平衡常數(shù)；

③整個反應(yīng)過程中，容器體積均不變，體系的總質(zhì)量也不變，故體系的密度也不變，故分析370℃時，根據(jù)壓強(qiáng)的影響判斷出容器體積大小，從而可以比較各體系的密度大小；

④比較該溫度下，容器IV中Qc和K的大小關(guān)系即可。

（1）將總反應(yīng)減去第一步反應(yīng)，可得第二步反應(yīng): FeO++COFe++CO2；第二步反應(yīng)幾乎不影響總反應(yīng)達(dá)到平衡所用的時間，即第一步反應(yīng)決定總反應(yīng)的反應(yīng)速率，則第一步反應(yīng)的活化能大于第二步反應(yīng)的活化能；

（2）①分析曲線I，溫度升高，N2O的轉(zhuǎn)化率增大，則該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，即△H>0；

②容器I中，20s后反應(yīng)達(dá)到平衡，則N2O的轉(zhuǎn)化率為40%，即△n(N2O)=0.1mol×40%=0.04mol，則△n(O2)=0.02mol，v(O2)==0.0005mol·L-1·s-1；由于平衡常數(shù)只和溫度有關(guān)，故B點的平衡常數(shù)和A點的平衡常數(shù)相同，A點，c(N2O)==0.03mol/L，c(N2)==0.02mol/L，c(O2)==0.01mol/L，則K===0.0044；

③溫度相同時，轉(zhuǎn)化率：I>II>III，則壓強(qiáng)：I<II<III，故體積I>II>III，由于這三個容器中的體系的總質(zhì)量相同，故密度：I<II<III，在整個反應(yīng)中，體系的質(zhì)量、體積都不變，故密度也不變，即D＞C＞A；

④容器IV中，起始時，c(N2O)==0.06mol/L，c(N2)= =0.06mol/L，c(O2)==0.04mol/L，則Qc===0.04>K，則起始時反應(yīng)向逆反應(yīng)方向移動。