Question

【題目】汽車發(fā)動機(jī)工作時(shí)會產(chǎn)生包括CO、NOx等多種污染氣體，如何處理這些氣體，對保護(hù)大氣環(huán)境意義重大，回答下列問題:

（1）已知：2NO2(g) 2NO(g)＋O2(g)　ΔH1＝＋115.2 kJ·mol－1；

2O3(g) 3O2(g)　ΔH2＝－286.6 kJ·mol－1。

寫出臭氧與NO作用產(chǎn)生NO2和O2的熱化學(xué)方程式：___________。恒容密閉體系中NO氧化率隨值的變化以及隨溫度的變化曲線如圖所示。NO氧化率隨值增大而增大的主要原因是________________________。

（2）實(shí)驗(yàn)測得反應(yīng)2NO(g)+O2(g) 2NO2(g) △H<0的即時(shí)反應(yīng)速率滿足以下關(guān)系式：v正=k正·c2(NO)·c(O2)；v逆=k逆·c2(NO2)，k正、k逆為速率常數(shù)，受溫度影響

①溫度為T1時(shí)，在1L的恒容密閉容器中，投入0.6 molNO和0.3 molO2達(dá)到平衡時(shí)O2為0.2 mol；溫度為T2時(shí)，該反應(yīng)存在k正=k逆，則T1_______ T2 (填“大于”、“小于”或“等于”)。

②研究發(fā)現(xiàn)該反應(yīng)按如下步驟進(jìn)行：

第一步：NO+NO N2O2 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：v1正=k1正×c2(NO)；v1逆=k1逆×c(N2O2)

下列敘述正確的是______

A.同一溫度下，平衡時(shí)第一步反應(yīng)的越大反應(yīng)正向程度越大

B.第二步反應(yīng)速率低，因而轉(zhuǎn)化率也低

C.第二步的活化能比第一步的活化能低

D.整個(gè)反應(yīng)的速率由第二步反應(yīng)速率決定

（3）科學(xué)家研究出了一種高效催化劑，可以將CO和NO2兩者轉(zhuǎn)化為無污染氣體，反應(yīng)方程式為：2NO2(g)+4CO(g) 4CO2(g)+N2(g) △H<0

某溫度下，向10L密閉容器中分別充入0.1molNO2和0.2 molCO，發(fā)生上述反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，容器內(nèi)的壓強(qiáng)變化如下表所示：

時(shí)間/min	0	2	4	6	8	10	12
壓強(qiáng)/kPa	75	73.4	71.95	70.7	69.7	68.75	68.75

回答下列問題：

①在此溫度下，反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=_________kPa-1(Kp為以分壓表示的平衡常數(shù)，計(jì)算結(jié)果精確到小數(shù)點(diǎn)后2位)；若保持溫度不變，再將CO、CO2氣體濃度分別增加一倍，則平衡_____(填“右移”或“左移”或“不移動”)；

②若將溫度降低，再次平衡后，與原平衡相比體系壓強(qiáng)(p總)如何變化？_______(填“增大”、“減小”或“不變”)，原因是_____________________。

Answer 1

【答案】NO(g)＋O3(g)NO2(g)＋O2(g)　ΔH＝－200.9 kJ·mol－1 值增大，O3濃度增加，有利于平衡NO(g)＋O3(g)NO2(g)＋O2(g)正向移動，NO氧化率增大 小于 AD 0.04 不移動 減小 若溫度降低，體積不變，根據(jù)阿伏加德羅定律，總壓強(qiáng)減�。煌瑫r(shí)，降低溫度，由于反應(yīng)放熱，所以平衡朝正方向移動，容器內(nèi)分子數(shù)減少，總壓強(qiáng)也減小

【解析】

(1)根據(jù)蓋斯定律書寫臭氧與NO作用產(chǎn)生NO2和O2的熱化學(xué)方程式；O3濃度增加，有利于平衡NO(g)＋O3(g)NO2(g)＋O2(g)正向移動；

(2) 2NO(g)+O2(g)2NO2(g)；v正=k正·c2(NO)·c(O2)；v逆=k逆·c2(NO2)，達(dá)到平衡時(shí)k正·c2(NO)·c(O2)= k逆·c2(NO2)，；

(3)根據(jù)氣體物質(zhì)的量比等于壓強(qiáng)比， ，x=0.275mol，即反應(yīng)平衡時(shí)，氣體總物質(zhì)的量是0.275mol。

(1)①2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)　ΔH1＝＋115.2 kJ·mol－1；

②2O3(g)3O2(g)　ΔH2＝－286.6 kJ·mol－1。

根據(jù)蓋斯定律，②×－①×得，NO(g)＋O3(g)NO2(g)＋O2(g)　ΔH＝－200.9 kJ·mol－1；值增大，O3濃度增加，有利于平衡NO(g)＋O3(g)NO2(g)＋O2(g)正向移動，NO氧化率增大；

(2)①溫度為T1時(shí)，在1L的恒容密閉容器中，投入0.6 molNO和0.3 molO2達(dá)到平衡時(shí)O2為0.2 mol；

溫度為T1時(shí)，K=，溫度為T2時(shí)，該反應(yīng)存在k正=k逆，即K=1，2NO(g)+O2(g)2NO2(g)正反應(yīng)放熱，所以T1小于T2；

②A．，同一溫度下，平衡時(shí)第一步反應(yīng)的越大，說明平衡常數(shù)越大，反應(yīng)正向程度越大，故A正確；

B．轉(zhuǎn)化率與平衡移動有關(guān)，與反應(yīng)速率無關(guān)，故B錯誤；

C．活化能越小，反應(yīng)速率越快，第二步的活化能比第一步的活化能高，故C錯誤；

D．總反應(yīng)速率由慢反應(yīng)決定，第二步反應(yīng)速率慢，所以整個(gè)反應(yīng)的速率由第二步反應(yīng)速率決定，故D正確；

(3) ①

x=0.025mol；

在此溫度下，反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=0.04kPa-1；若保持溫度不變，再將CO、CO2氣體濃度分別增加一倍，濃度熵Q=k，則平衡不移動；

②若溫度降低，體積不變，根據(jù)阿伏加德羅定律，總壓強(qiáng)減小；同時(shí)，降低溫度，由于反應(yīng)放熱，所以平衡朝正方向移動，容器內(nèi)分子數(shù)減少，總壓強(qiáng)也減小，所以若將溫度降低，再次平衡后，與原平衡相比體系壓強(qiáng)(p總)減小。