题目内容
【题目】碳、氮能形成多种氧化物、氢化物。
(1)已知：①2NO(g)
N2(g)＋O2(g) △H1＝－180．5 kJ·mol－1
②CO(g)＋
O2(g)CO2(g) △H2＝－283 kJ·mol－1
则NO与CO反应生成两种无毒气体的热化学方程式为________________。
(2)使用高效催化剂可大大减少汽车尾气排放出的NOx含量，某研究所的科研人员探究了T1℃时等质量的三种催化剂对CO还原NO的催化效果(其他条件相同)，所得结果如图1所示。
①如果不考虑催化剂价格，则使用催化剂____(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)最好；A、B两状态下，生成CO的速率大小关系是_____。
②若容器容积为2 L，开始时加入0.5 mol NO、0.5 mol CO，在催化剂Ⅰ的作用下达到如图1所示平衡，则反应2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)在该温度下的平衡常数K＝____L·mol－1。
③在图2坐标系中画出使用催化剂Ⅰ(其他条件相同)时，25s时容器内反应的脱氮率(NO转化率)与温度的关系图____。
(3)化学动力学上将一步完成的反应称为基元反应。对于基元反应：aA＋bB
cC＋dD，其速率方程式为v＝k·ca(A)·cb(B)(k为只与温度有关的速率常数)，复杂反应(由几个基元反应构成)的速率取决于慢的基元反应。
①已知反应NO2(g)＋CO(g)NO(g)＋CO2(g)△H＜0，在温度低于250℃时是由两个基元反应构成的复杂反应，该反应的速率方程式为v＝k·c2(NO2)，则其两个基元反应分别为：Ⅰ．____=NO3＋_____；Ⅱ．略，这两个反应中活化能较小的是___。
②某科研小组测得380℃时该反应的c(NO2)、c(CO)与生成CO2的速率[v(CO2)]的关系如下：
则该温度下的反应速率常数k＝____L·mol－1·s－1。
【答案】2CO(g)+2NO(g)
2CO2(g)+N2(g) △H=-746.5kJ kJ·mol－1 I v(A)>v(B) 640 
2NO2 NO II 0.22
【解析】
(1) NO与CO反应生成两种无毒气体，应为CO2和N2，方程式应为2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g)；
由已知：①2NO(g)N2(g)＋O2(g) △H1＝－180.5 kJ·mol－1；
②CO(g)＋
O2(g)CO2(g) △H2＝－283 kJ·mol－1；
根据盖斯定律可知
可得2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g) △H=-180.5 kJ·mol－1+(-283 kJ·mol－1)=-746.5kJ kJ·mol－1；
(2)①据图可知相同时间内使用催化剂I的反应最先达到平衡，所以使用催化剂I最好；据图可知A点曲线的斜率更大，反应速率更快；
②据图可知25s时氮气的物质的量不再改变说明反应达到平衡，此时n(N2)=0.2mol，根据方程式可知此时容器中n(CO2)=0.4mol，△n(NO)=△n(CO)=0.4mol，初始投料为0.5molCO和0.5molNO，所以平衡时容器内n(NO)=n(CO)=0.1mol，容器的体积为2L，所以K=
=640；
③温度低于T1时，反应速率小于T1时的反应速率，所以25s时反应达不到平衡，且温度越高反应速率越快，相同时间内脱氮率越高，当温度高于T1时，反应速率加快，则25s时反应达到平衡，但由于该反应正反应焓变小于0，为放热反应，所以温度升高，平衡左移，脱氮率会下降，所以关系图为
；
(3)①温度低于250℃时，该反应的速率方程式为v＝k·c2(NO2)，说明NO2和CO不参与同一个基元反应，且NO2参与的基元反应为慢反应，决定了该反应的反应速率，基元反应I中产物有NO3，根据元素守恒可知该基元反应反应物应为NO2，则该基元反应I为：2NO2=NO3+NO； 活化能越大，反应速率越慢，基元反应I决定整个反应速率，说明反应I活化能较大，即反应II活化能较小；
②根据表格分析可知CO和NO2的浓度均会影响反应速率，由于该反应不是基元反应，可设该反应的正反应速率v＝k·cx(NO2)·cy(CO)，将表格中相应数据代入有
联立可解得x=1，y=1，k=0.22L·mol-1·s-1。
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