Question

【题目】氮的化合物是造成大气污染的主要物质，研究有关反应机理对于消除环境污染有重要意义。

(1)NO在空气中存在如下反应：2NO(g)+O2(g)2NO2(g)△H，上述反应分两步完成，其反应历程如图所示：回答下列问题：

①写出反应I的热化学方程式______________。

②升高温度发现总反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的速率反而变慢，结合上图判断下列说法中正确的有_______(反应未使用催化剂)。

A 反应I是快反应，反应II是慢反应 B 总反应的速率由反应I决定

C 升高温度平衡I、II均向逆反应方向移动 D 对于反应II，浓度的影响大于温度的影响

(2)用焦炭还原NO2的反应为2NO2(g)+2C(s)N2(g)+2CO2(g)，在恒温条件下，1molNO2和足量C发生该反应，测得平衡时NO2和CO2的物质的量浓度与平衡总压的关系如图所示：

①A、B两点的浓度平衡常数关系：Kc(A)___Kc(B)(填“<”“>”或“=”)

②A、B、C三点中NO2的转化率最低的是___(填“A”“B”或“C”)点。

③计算C点时该反应的压强平衡常数Kp(C)=_______(Kp是用平衡分压代替平衡浓度计算)

(3)一定条件下，将一定浓度NOx(NO2和NO的混合气体)通入0.05 mol·L1的Ca(OH)2乳浊液中，发生的反应为：3NO2 + 2OH－= NO +2NO3-+ H2O；NO + NO2 +2OH－= 2NO2- + H2O。改变，NOx的去除率如图所示：

。

①的合适范围是____。

②当大于1.4时，NO2去除效率升高，但NO去除效率却降低。其可能的原因是____ 。

③O3和NO发生的主要反应为：NO + O3 = NO2 + O2。保持NO的初始浓度不变，改变，将反应后的混合气体通入0.05mol·L1Ca(OH)2乳浊液中吸收。为节省O3的用量，又能保持NOx去除效果，则合适的值约为_________。

a 0.6 b 0.8 c 1.4

Answer 1

【答案】2NO(g)N2O2(g) △H=－(E3-E4)kJ·mol-1 ACD = B点 4Mpa 1.2-1.4 NO2和OH－反应生成NO3-和NO，导致NO去除率降低 a

【解析】

(1)①根据能量关系图，反应①为NO转化为N2O2，反应物能量高于生成物能量，所以反应①为放热反应，△H=-(E3-E4)kJ/mol；

②A．反应活化能越大，反应速率越慢；

B．总反应由慢反应决定；

C．由图像可知，两个反应均为反应物的总能量大于生成物的总能量，为放热反应，根据温度对平衡移动的影响分析；

D．温度升高后反应I平衡逆向移动，导致N2O4浓度减小，据此分析；

(2)①化学平衡常数K只与温度有关，温度不变，K不变；

②根据压强对化学平衡的影响分析可得；

③已知C点NO2和CO2的物质的量浓度相等，据此列三段式计算平衡时各物质的物质的量，再计算Kp；

(3)①图象读取去除率最高时的的合适范围；

②当大于1.4时，NO2去除效率升高，但NO去除效率却降低是因为二氧化氮反应生成一氧化氮；

③O3和NO发生的主要反应为：NO+O3=NO2+O2，保持NO的初始浓度不变，改变，节省O3的用量，又能保持NOx去除效果，需要保持的合适范围是1.2～1.4。

(1)①根据能量关系图，反应I的为放热反应，反应为：2NO(g)N2O2(g)△H=－(E3-E4)kJ·mol-1；

②A．反应活化能越大，反应速率越慢，根据图像所示，反应I活化能小于反应II的活化能，则反应I是快反应，反应II是慢反应，故A正确；

B．总反应的速率慢反应决定，反应II是慢反应，则由反应II决定，故B错误；

C．由图像可知，两个反应均为反应物的总能量大于生成物的总能量，为放热反应，升高温度，平衡向吸热的方向移动，则平衡I、II均向逆反应方向移动，故C正确；

D．两步反应过程均为放热过程，温度升高后反应I平衡逆向移动，导致N2O4浓度减小，温度升高对反应Ⅱ的影响弱于N2O2浓度减小的影响，导致反应Ⅱ速度变慢，故D正确；

答案选ACD；

(2)①A.B两点的温度相同，平衡常数K只与温度有关，温度不变，K不变，故浓度平衡常数关系：Kc(A)=Kc(B)；

②反应2NO2(g)+2C(s)N2(g)+2CO2(g)是个气体体积增大的反应，增大压强平衡逆向移动，故A、B、C三点中NO2的转化率最低的是B点；

③1molNO2和足量C发生该反应，设反应转化的二氧化氮的物质的量为x，列三段式：

从图知C点时NO2和CO2的物质的量浓度，则1x=x，解得x=0.5，则平衡时总的物质的量为1.25mol，C点时该反应的压强平衡常数Kp(C)==4MPa；

(3)①图中曲线变化分析可知， 的合适范围是1.21.4，在此范围去除率最大；

②当大于1.4时，NO2去除效率升高，但NO去除效率却降低，原因是：NO2和OH反应生成NO3和NO，导致NO去除率降低；

③O3和NO发生的主要反应为：NO+O3=NO2+O2，保持NO的初始浓度不变，改变节省O3的用量，又能保持NOx去除效果，需要保持的合适范围是1.21.4，则合适的值约为0.60.7，故答案选a。