Question

【题目】氮氧化物、二氧化硫是造成大气污染的主要物质，某科研小组进行如下研究。

(1)已知：

写出SO2(g)与NO2(g)反应生成SO3(g)和NO(g)的热化学方程式：________________；

(2)向容积为1 L的密闭容器中分别充入0.1 mol NO2和0.15 mol SO2，在不同温度下测定同一时刻NO2的转化率，结果如图所示：

①a、c两点反应速率大小关系：v(a)____v(c)(填“＞”“＜”或“=”)。若在某温度下达平衡，保持温度、容器的容积不变，再向容器中充入0.2 mol NO2(g)和0.3 mol SO2，NO2的转化率___________(填“增大”“减小”或“不变”)；

②在温度小于T2时，NO2的转化率随温度升高而增大的原因是_________；

(3)己知可逆反应，N2O4(g)2NO2(g)，v正=k正c(N2O4)，v逆=k逆c2(NO2) (k正、k逆只是温度的函数)。向1 L体积固定的密闭容器中充入1 mol N2O4气体分别在T1、T2 (T1＞T2)温度下进行该反应。N2O4的转化率与温度、时间的关系如图所示，T1时，该反应的△H____________0(填“＞”“＜”或“=”)，计算M点v正：v逆=_________ (保留到小数点后1位)。

Answer 1

【答案】SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g) △H=-41.8 kJ/mol ＜ 不变 温度＜T2时，反应正向进行，升高温度，反应速率加快，NO2转化率增大 ＞ 46.1

【解析】

(1)根据图示可得①2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)；△H=-196.6 kJ/mol；

②O2(g)+2NO(g)=2NO2(g)；△H=-113.0 kJ/mol

根据盖斯定律(①②)÷2，整理可得SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g) △H=-41.8 kJ/mol；

(2)①尽管a点比c点反应物的浓度大，但反应温度c点比a点高，温度对化学反应速率的影响大于浓度对化学反应速率的影响，反应温度越高，化学反应速率越快，所以a、c两点反应速率大小关系：v(a)＜v(c)；在反应开始时，向容积为1 L的密闭容器中分别充入0.1 mol NO2和0.15 mol SO2，发生反应：SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g)，在某温度下达平衡，保持温度、容器的容积不变，再向容器中充入0.2 mol NO2(g)和0.3 mol SO2，由于该反应是反应前后气体体积不变的反应，加入的反应物的物质的量的比相同，增大压强，化学平衡不移动，所以反应NO2的转化率不变；

②根据图示可知：反应在温度为T2的b点为平衡点，T2以前反应未达到平衡状态，反应正向进行，温度升高，反应速率加快，有更多反应物发生反应转化为生成物，反应物转化率提高；

(3)由于T1＞T2，升高温度，化学反应速率加快，且升高温度化学平衡向吸热反应方向移动。根据图示可知在温度为T1时N2O4的转化率较大，说明该反应的正反应为吸热反应，所以△H＞0；对于可逆反应，N2O4(g)2NO2(g) ，反应开始时c(N2O4)=1 mol/L，c(NO2)=0，根据图象可知，在该温度下，平衡时N2O4的转化率为80%，所以平衡时，c(N2O4)=0.2 mol/L，c(NO2)=0.8 mol/L×2=1.6 mol/L，达到平衡时v正= v逆，则k正c(N2O4)=k逆c2(NO2)，=12.8，在M点时N2O4的转化率为60%，此时c(N2O4)=0.4 mol/L，c(NO2)=0.6 mol/L×2=1.2 mol/L，所以v正：v逆==46.08≈46.1。