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機理對于消除環(huán)境污染有重要意義。回答下列問題：

（1）已知2NO2(g)=N2O4(g) △H=－55.3kJ/mol；N2O5(g)=2NO2 (g)+O2(g) △H=+53.1 kJ/mol；寫出N2O5分解生成N2O4與O2的熱化學方程式________________

（2）一定溫度下2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)，在恒容密閉容器中充入一定量N2O5進行該反應，能判斷反應已達到化學平衡狀態(tài)的是______（填字母序號）。

a．NO2和O2的濃度比保持不變 b．容器中壓強不再變化

c．2v正（NO2）=v逆（N2O5） d．氣體密度不變

（3）以乙烯(C2H4)作為還原劑脫硝(NO)，脫硝機理如圖1。若反應中n(NO)︰n(O2)=2︰1，則總反應的化學方程式為_____；脫硝率與溫度、負載率(分子篩中催化劑的質(zhì)量分數(shù))的關系如圖2，為達到最佳脫硝效果，應采用的條件是負載率____溫度____。

（4）T溫度時在容積為2L的恒容密閉容器中發(fā)生反應：2NO(g)+O2(g)2NO2(g) △H<0。實驗測得：v正=v(NO)消耗=2v(O2)消耗=k正c2(NO)·c(O2)，v逆=(NO2)消耗=k逆c2(NO2)，k正、k逆為速率常數(shù)只受溫度影響。不同時刻測得容器中n(NO)、n(O2)如表：

①從0～2s內(nèi)該反應的平均速率v(NO)=________。

②T1溫度時化學平衡常數(shù)K=_________ (結果保留3位有效數(shù)字)。

③若將容器的溫度改變?yōu)?/span>T2時其k正=k逆，則T2_______T1(填“>”、“<”或“=")

④已知2NO(g)+O2(g)2NO2的反應歷程為：

第一步NO+NON2O2 快速平衡 第二步N2O2+O2→2NO2 慢反應

下列敘述正確的是________(填標號)。

A．v(第一步的正反應)<v(第二步的反應) B．總反應快慢由第二步?jīng)Q定

C．第二步的活化能比第一步的高 D．第二步中N2O2與O2的碰撞100%有效

Answer 1

【答案】2N2O5(g)=2N2O4(g)+O2(g) △H=-4.4kJ/mol b 6NO+3O2+2C2H43N2+4CO2+4H2O 3.0% 350℃左右 0.03 mol/(L·s) 363 > BC

【解析】

（1）已知①2NO2(g)=N2O4(g) △H=－55.3kJ/mol，②N2O5(g)=2NO2(g)+1/2O2(g) △H=+53.1kJ/mol，由蓋斯定律，將①+②得N2O5(g)=N2O4(g)+1/2O2(g) △H=－55.3kJ/mol+(+53.1kJ/mol)=-2.2kJ/mol即2N2O5(g)=2N2O4(g)+O2(g) △H=-4.4kJ/mol，故答案為：2N2O5(g)=2N2O4(g)+O2(g) △H=-4.4kJ/mol。

（2）a. NO2和O2的濃度比保持不變，不能說明達到化學平衡狀態(tài)，故a錯誤；

b.容器中壓強不再變化，反應乙達到化學平衡狀態(tài)，故b正確；

c.v正（NO2）=2v逆（N2O5）才表明達到化學平衡狀態(tài)，故c錯誤；

d.氣體的質(zhì)量和體積不變，氣體的密度始終保持不變，故d錯誤。

故答案為：b。

（3）根據(jù)圖1可知，以乙烯作為還原劑脫硝（NO），使其轉化為無毒的氮氣，乙烯被氧化為二氧化碳，若反應中n(NO)︰n(O2)=2︰1，則總反應的化學方程式為：6NO+3O2+2C2H43N2+4CO2+4H2O，由圖2可知，b曲線的最高點處，脫硝率高，負載率低，溫度溫度適宜，適宜適合條件為350℃、負載率3%，故答案為：6NO+3O2+2C2H43N2+4CO2+4H2O；350℃、負載率3%。

（4）①0～2s內(nèi)該反應的平均速率v(NO)==0.03 mol/(L·s)，故答案為：0.03 mol/(L·s)。

② 2NO(g)+O2(g)2NO2

n(始)/mol 0.20 0.10 0

△n(始)/mol 0.14 0.07 0.14

n(平)/mol 0.06 0.03 0.14

所以根據(jù)化學平衡常數(shù)的定義可得K==363L/mol，故答案為：363。

③若將容器的溫度改變?yōu)?/span>T2時其k正=k逆，則由于=1＜363，說明平衡逆向移動，根據(jù)溫度對化學平衡移動的影響，升高溫度，化學平衡向吸熱的逆反應方向移動，所以T2＞T1，故答案為：＞。

④A.由于第一步反應為快反應，第二步反應為慢反應，所以反應速率：v(第一步的正反應)＞v(第二步的反應)，故A錯誤；

B.當化學反應分多步進行時，總反應快慢由反應慢的化學反應決定，對該反應來說由第二步?jīng)Q定，故B正確；

C.反應快說明反應的活化能低，需要較少的能量反應就可以發(fā)生，反應慢說明反應的活化能高，發(fā)生反應需要較高的能量，所以第二步的活化能比第一步的高，故C正確；

D.即便是反應慢的化學反應，反應物分子之間的碰撞也不都是有效碰撞，所以第二步中N2O2與O2的碰撞不可能100%有效，故D錯誤。

故答案為：BC。