Question

【题目】氮氧化物是空气的主要污染物之一，研究氮氧化物的性质对于防治空气污染有重要意义。回答下列问题：

(1)已知：NO(g)+O3(g)=NO2(g)+O2(g) △H=-200.9 kJ/mol

NO(g)+O2(g)=NO2(g) △H=-58.2kJ/mol

写出NO与臭氧(O3)反应生成NO2的热化学方程式_____________。

(2)温度为T1时，在三个容积均为1L的密闭容器中仅发生反应：

2NO(g)+O2(g)2NO2(g) △H<0

实验测得：v正=v(NO)消耗= 2v(O2) 消耗= k正c2(NO)·c(O2)，v逆=v(NO2) 消耗= k逆c2 (NO2)，k正、k逆为速率常数，受温度影响。

①温度为T1时，=________；当温度升高为T2时，k正、k逆分别增大m倍和n倍，则m_________n(填“>”、“<“或“=”)。

②若容器Ⅱ中达到平衡时=1，则NO的转化率为______，x=_______。

③容器Ⅲ中起始时v正___________v逆(填“>”、“<”或“=”)。

④T1时，在1L密闭容器中按照一定比例充入NO(g)和O2(g)，达到平衡时NO2(g)的体积分数Φ(NO2)随的变化如图所示，则A、B、C三点中NO的转化率最大的是___________；当=2.3时，达到平衡时Φ(NO2)可能是D、E、F三点中的___________。

Answer 1

【答案】3NO(g)+O3(g)=3NO2(g) △H=-317.3kJ/mol 1.25 < 20% 0.85 < A F

【解析】

(1)根据盖斯定律，将上述两个热化学方程式叠加，就可以得到相应的热化学方程式；

(2)①找出各种物质的平衡浓度，根据可逆反应达到平衡状态时V正=V逆，计算，该反应为放热反应，升高温度平衡向着逆向移动；

②根据平衡时=1，可知c(NO2)=c(NO)=0.4mol/LNO消耗了0.1mol/L，结合转化率=×100%计算；根据温度相同，平衡常数K不变计算反应开始时c(O2)；

③计算出容器Ⅲ的浓度商Qc，根据计算结果与K=1.25的关系判断反应方向；

④氧气的浓度越大，NO的转化率越大；比例达到2.3时，很大一部分NO多余，导致二氧化氮含量减少。

(1) 已知：①NO(g)+O3(g)=NO2(g)+O2(g) △H=-200.9 kJ/mol

②NO(g)+O2(g)=NO2(g) △H=-58.2kJ/mol

根据盖斯定律，①+2×②可得：3NO(g)+O3(g)=3NO2(g) △H=-200.9kJ/mol；

(2)①Ⅰ容器中平衡时氧气浓度从0.3mol/L变为0.2mol/L，△c(O2)=0.1mol/L，

则根据方程式2NO(g)+O2(g)2NO2(g)可知△c(NO)=0.2mol/L，△c(NO2)=0.2mol/L，所以平衡时各种物质的浓度：c(NO)平=0.4mol/L，c(O2)=0.2mol/L，△c(NO2)=0.2mol/L，平衡时V正=V逆，根据v正=k正c2(NO)c(O2)、v逆=k逆c2(NO2)可知：==1.25；

2NO(g)+O2(g)2NO2(g) △H<0，该反应的正反应为放热反应，升高温度，化学平衡向吸热的逆反应方向移动，当温度升高为T2时，k正、k逆分别增大m倍和n倍，则k逆增大幅度较大，即m<n；

③容器Ⅲ中，因为 Qc==1.78>K=1.25，反应向逆反应方向进行，所以v正<v逆；

④A点NO转化率最大，因为氧气百分比最大；比例达到2.3时，很大一部分NO多余，所以二氧化氮百分比减少，达到平衡时Φ(NO2)可能是F点。