Question

【题目】碳、氮能形成多种氧化物、氢化物。

（1）已知：①

②

则与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含量，某研究所的科研人员探究了时等质量的三种催化剂对还原的催化效果（其他条件相同），所得结果如图所示：

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，生成的速率大小关系是___________。

②若容器容积为2L，开始时加入、，在催化剂Ⅰ的作用下达到如图所示平衡，则反应在该温度下的平衡常数______。

③在如图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（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：，其速率方程式为（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，在温度低于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，则其两个基元反应分别为：Ⅰ.____________；Ⅱ.略，这两个反应中活化能较小的是__________。

②某科研小组测得时该反应的、生成的速率的关系如下：

	0.025	0.05	0.025
	0.04	0.04	0.12

则该温度下的反应速率常数______。

Answer 1

【答案】 Ⅰ 640 Ⅱ 0.22

【解析】

（1）根据盖斯定律进行求算；

（2）①由图1知，在相同时间内使用催化剂Ⅰ时生成的最多，故选用催化剂Ⅰ最好。由于使用催化剂Ⅱ的效果好于催化剂Ⅲ，即25s时A状态中、浓度比B状态的大，故A状态下逆反应速率较大，即生成的速率较大。②平衡时，，，故。③相同时间内，在反应达到平衡状态前，反应速率越快，氮的去除率越高，达到平衡后，温度越高，越不利于反应向右进行，即氮的去除率降低，由此可作出相应的图像。

（3）①由Ⅰ的知，反应物只有且化学计量数是2。Ⅰ是慢反应，则Ⅱ是快反应，活化能较小。②由表中数据知时，该反应的反应速率与、的浓度成正比，即，由此可求出。

(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①+②2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。