Question

【题目】当发动机工作时，反应产生的NO尾气是主要污染物之一，NO的脱除方法和转化机理是当前研究的热点。请回答下列问题：

（1）已知：2NO(g)+O2 (g) =2NO2(g) △H1＝ -113kJ/mol

6NO2(g)+O3(g)=3N2O5(g) △H2＝ -227 kJ/mol

4NO2 (g)+O2(g)=2N2O5(g) △H3＝ -57 kJ/mol

则 2O3(g)= 3O2(g)是_________反应（填“放热”或“吸热”），以上 O3氧化脱除氮氧化物的总反应是NO(g)+O3(g)=NO2(g)+O2(g) △H4＝_______kJ/mol，最后将NO2与_________剂反应转化为无污染的气体而脱除。

步骤	反应	活化能	正反应速率方程	逆反应速率方程
I	2NO(g) N2O2(g)(快)	Ea1
II	N2O2(g)＋O2(g)2NO2(g)(慢)	Ea2

（2）已知：2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)的反应历程分两步：

①表中k1、k2、k3、k4是只随温度变化的常数，温度升高将使其数值_____(填“增大”或“减小”)。

②反应I瞬间建立平衡，因此决定2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)反应速率快慢的是反应II，则反应I与反应II的活化能的大小关系为Ea1____Ea2(填“>”“<”或“＝”)，请依据有效碰撞理论微观探析其原因______________________________________________。

③一定温度下，反应2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)的速率方程为，则k=_______ (用k1、k2、k3表示)。

（3）将一定量的 NO2放入恒容密闭容器中发生下列反应：2NO2(g) 2NO(g)+O2(g)，测得其平衡转化率α(NO2)随温度变化如图所示，从 b 点到 a 点降温平衡将向_____移动。图中 a点对应温度下，NO2的起始压强为 160kPa，该温度下反应的平衡常数Kp= __________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)

Answer 1

【答案】放热 －198 还原 增大 < 活化能低，同条件下单位体积内活化分子数多，有效碰撞几率大，速率快 左 108kPa

【解析】

(1) 根据盖斯定律计算反应热并判断反应为放热还是吸热反应；根据氧化还原反应规律，二氧化氮转化为氮气，氮元素化合价降低，需要加入还原剂与之反应；

(2) ①温度升高化学反应速率加快；

②反应I反应速率快，反应II反应速率慢，根据碰撞理论，活化能低，同条件下单位体积内活化分子数多，有效碰撞几率大，速率快；

③步骤I反应：2NO(g)N2O2(g) ，1正=k1 c2 (NO)，1逆=k2 c(N2O2)，

步骤II反应：N2O2(g)＋O2(g) 2NO2(g) ，2正=k3c(N2O2)c(O2)，

步骤I反应+步骤II反应得总反应：2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)

v正＝ ×k3c(N2O2)c(O2)=·c2 (NO)·c(O2)= k·c2 (NO)·c(O2)；

(3) 根据温度对化学平衡的影响分析平衡移动方向；列出三段式找出平衡时各组分的平衡分压，根据Kp= 计算。

(1) 已知： ①2NO(g)+O2 (g) =2NO2(g) 　△H1＝－113kJ/mol

②6NO2(g)+O3(g)=3N2O5(g) 　△H2＝－227 kJ/mol

③4NO2 (g)+O2(g)=2N2O5(g) 　△H3＝－57 kJ/mol

根据盖斯定律②2-③3得④2O3(g)= 3O2(g) △H＝－283kJ/mol，因△H<0，所以为放热反应；

根据盖斯定律（①+④）2得NO(g)+O3(g)=NO2(g)+O2(g) △H＝[（-113kJ/mol）+(－283kJ/mol)]2=－198 kJ/mol， 最后将NO2与还原剂反应转化为无污染的气体N2而脱除。

故答案为：放热；－198；还原；

(2) ①温度升高化学反应速率加快， 所以温度升高将使k1、 k2、 k3、 k4值增大；

②反应I反应速率快，反应II反应速率慢。根据碰撞理论，活化能越低，则在相同条件下单位体积内活化分子数越多，有效碰撞几率就越大，化学反应速率就越快。 因此，反应I与反应II的活化能的大小关系为Ea1< Ea2，

③步骤I反应：2NO(g)N2O2(g) ，1正=k1 c2 (NO)，1逆=k2 c(N2O2)，

步骤II反应：N2O2(g)＋O2(g) 2NO2(g) ，2正=k3c(N2O2)c(O2)，

步骤I反应+步骤II反应得总反应：2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)

v正＝ ×k3c(N2O2)c(O2)=·c2 (NO)·c(O2)= k·c2 (NO)·c(O2)，故k =，

故答案为：增大；< ；活化能低，同条件下单位体积内活化分子数多，有效碰撞几率大，速率快；；

(3) 根据反应2NO(g)+O2 (g) =2NO2(g) 　△H1＝－113kJ/mol 为放热反应，

则反应2NO2(g) 2NO(g)+O2(g)为吸热反应，从 b 点到 a 点降温平衡将向左移动。

图中 a点对应温度下， NO2的起始压强为 160kPa， 设起始时NO2的物质的量为a，则

2NO2(g) 2NO(g)+O2(g)

起始（mol） a 0 0

转化（mol）0.6a 0.6a 0.3a

平衡（mol）0.4a 0.6a 0.3a

平衡时总物质的量为0.4a+0.6a+0.3a=1.3a，恒温恒容条件下，压强之比等于物质的量之比，平衡时总压强为160kPa=208 kPa，

平衡时NO2、NO和O2的平衡分压分别为208 kPa×=64 kPa、208 kPa×=96 kPa、208 kPa×=48kPa，

Kp= ==108kPa，

故答案为：左 ；108kPa。