Question

【题目】近年来雾霾天气经常出现，研究雾霾成因和治理是当前环保的重要话题。汽车尾气和燃煤是造成空气污染的原因之一。因此研究氮氧化物的反应机理，对消除和防治环境污染有重要意义。

（1）①对于2NO(g)+2H2(g)=N2(g)+2H2O(g) △H=-665kJ/mol的反应分三步完成：

a：2NO(g)=N2O2(g)(快)

b：N2O2(g)+H2(g)=N2O(g)+H2O(g)(慢)

c：N2O(g)+H2(g)=N2(g)+H2O(g)(快)

决定此总反应速率的是第步的反应___(填序号)。

②已知：H2(g)+CO2(g)=H2O(g)+CO(g) △H=+41kJ/mol

汽车尾气的净化原理主要是用催化剂把NO与CO反应转化为两种对大气无污染的气体，试写出该反应的热化学方程式：___。

（2）升高温度能让绝大多数的化学反应加快反应速率，但是研究发现2NO(g)+O2(g)=2NO2(g) △H<0存在一些特殊现象。现有某化学小组通过实验测得不同温度下该反应速率常数k(代表反应速率的一个常数)的数值如表：

T(K)	k	T(K)	k	T(K)	k
143	1.48×105	273	1.04×104	514	3.00×103
195	2.58×104	333	5.50×103	613	2.80×103
254	1.30×104	414	4.00×103	663	2.50×103

由实验数据测到v正与c(O2)的关系如图1所示，当x点升高到某一温度时，反应重新达到平衡，则变为相应的点为___点(填字母)，并解析原因：

①___

②___

（3）NOx的排放主要来自于汽车尾气，包含NO2和NO，有人得出用活性炭对NOx进行吸收，发生如下反应：

反应a：C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) △H=-34.0kJ/mol

反应b：2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g) △H=-64.2kJ/mol

对于反应a，在T1℃时，借助传感器测得反应在不同时间点上各物质的浓度如表：

时间(min) 浓度(mol/L)	0	10	20	30	40	50
NO	1.00	0.58	0.40	0.40	0.48	0.48
N2	0	0.21	0.30	0.30	0.36	0.36

①010min内，NO的平均反应速率v(NO)=___，当升高反应温度，该反应的平衡常数K___(选填“增大”、“减小”或“不变”)。

②30min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡；根据上表中的数据判断改变的条件可能是___(填字母)。

a.加入一定量的活性炭 b.通入一定量的NO

c.适当缩小容器的体积 d.加入合适的催化剂

（4）实验室模拟反应2C(s)+2NO2(g)=N2(g)+2CO2(g) △H=-64.2kJ/mol，在密闭容器中加入一定量的碳和NO2，维持温度是T2℃，如图2为不同压强下反应b经过相同时间NO2的转化率随着压强变化的示意图。

①请从动力学角度分析，1050kPa前，反应b中NO2转化率随着压强增大而增大的原因___；

②用某物质的平衡分压代替其物质的量浓度也可以表示化学平衡常数(记作Kp)；在T2℃、1.1×106Pa时，该反应的化学平衡常数___(用计算表达式表示，不必化简)；已知：气体分压(p分)=气体总压(p总)×体积分数。

Answer 1

【答案】b 2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g) △H=-747kJ/mol b 升高温度，平衡向吸热方向移动，即是逆向移动，c(O2)增大 升高温度，k减小，正反应速率下降 0.042mol/(Lmin) 减小 bc 1050KPa前反应未达平衡状态，随着压强增大，反应速率加快，NO转化率提高

【解析】

：(1)①对于2NO(g)+2H2(g)=N2(g)+2H2O(g)△H=-665kJ/mol的反应分三步完成：
a：2NO(g)=N2O2(g)(快)
b：N2O2(g)+H2(g)=N2O(g)+H2O(g)(慢)
c：N2O(g)+H2(g)=N2(g)+H2O(g)(快)
反应机理中最慢的一步反应为决定整个反应的速控步，所以决定此总反应速率的是第b步，
故答案为：b；
②用催化剂把NO与CO反应转化为两种对大气无污染气体，分别为N2和CO2，反应方程式为：2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)，
已知：①2NO(g)+2H2(g)=N2(g)+2H2O(g)△H1=-665kJ/mol，
②H2(g)+CO2(g)=H2O(g)+CO(g)△H2=+41kJ/mol，
所求反应可由①-②×2得到，根据盖斯定律，该反应的焓变为△H=△H1-2△H2=-747kJ/mol，热化学方程式：2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)△H=-747kJ/mol，故答案为：2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)△H=-747kJ/mol；
(2)根据，表中数据分析，温度升高，化学反应速率常数不是单一的增大，反应为放热反应，升高温度不利于反应正向进行，当x点升高到某一温度时。反应重新达到平衡，此时反应正向进行程度较大，c(O2)较大，所以相应的点变为b点，故答案为：b；
解析原因为：①升高温度，平衡向吸热方向移动，即是逆向移动，c(O2)增大，②升高温度，k减小，正反应速率下降，故答案为：升高温度，平衡向吸热方向移动，即是逆向移动，c(O2)增大；升高温度，k减小，正反应速率下降；
(3)①C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)△H=-34.0kJ/mol，图表数据得到0～10min内，NO的平均反应速率，反应为放热反应升温平衡逆向进行，平衡常数减小，故答案为：0.042mol/(Lmin)；减小；
②30min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡，C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)，依据图表数据分析，平衡状态物质浓度增大，依据平衡常数计算，平衡常数随温度变化，平衡常数不变说明改变的条件一定不是温度；依据数据分析，氮气浓度增大，二氧化碳和一氧化氮浓度增大，反应前后气体体积不变，所以可能是减小溶液体积后加入一定量一氧化氮；
a．加入一定量的活性炭，碳是固体对平衡无影响，平衡不动，故a错误；
b．通入一定量的NO，新平衡状态下物质平衡浓度增大，故b正确；
c．适当缩小容器的体积，反应前后体积不变，平衡状态物质浓度增大，故c正确；
d．加入合适的催化剂，催化剂只改变化学反应速率，不改变化学平衡，故d错误；
故答案为：bc；
(4)①1050kPa前，反应b中NO2转化率随着压强增大而增大的原因，1050KPa前反应未达平衡状态，随着压强增大，反应速率加快，NO转化率提高，
故答案为：1050KPa前反应未达平衡状态，随着压强增大，反应速率加快，NO转化率提高；
②在1100kPa时二氧化氮转化率40%，结合三行计算列式得到；设通入二氧化氮1mol，则转化的二氧化氮为0.4mol，根据方程式可知生成的N2的物质的量为0.2mol，生成的CO2的物质的量为0.4mol，剩余的二氧化氮为0.6mol，气体总物质的量=1.2mol，压强之比等于物质的量之比，所以
，故答案为：。