Question

【題目】氮的化合物是造成大氣污染的主要物質(zhì)，研究有關(guān)反應(yīng)機(jī)理對于消除環(huán)境污染有重要意義。

(1)NO在空氣中存在如下反應(yīng)：2NO(g)+O2(g)2NO2(g)△H，上述反應(yīng)分兩步完成，其反應(yīng)歷程如圖所示：回答下列問題：

①寫出反應(yīng)I的熱化學(xué)方程式______________。

②升高溫度發(fā)現(xiàn)總反應(yīng)2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的速率反而變慢，結(jié)合上圖判斷下列說法中正確的有_______(反應(yīng)未使用催化劑)。

A 反應(yīng)I是快反應(yīng)，反應(yīng)II是慢反應(yīng) B 總反應(yīng)的速率由反應(yīng)I決定

C 升高溫度平衡I、II均向逆反應(yīng)方向移動(dòng) D 對于反應(yīng)II，濃度的影響大于溫度的影響

(2)用焦炭還原NO2的反應(yīng)為2NO2(g)+2C(s)N2(g)+2CO2(g)，在恒溫條件下，1molNO2和足量C發(fā)生該反應(yīng)，測得平衡時(shí)NO2和CO2的物質(zhì)的量濃度與平衡總壓的關(guān)系如圖所示：

①A、B兩點(diǎn)的濃度平衡常數(shù)關(guān)系：Kc(A)___Kc(B)(填“<”“>”或“=”)

②A、B、C三點(diǎn)中NO2的轉(zhuǎn)化率最低的是___(填“A”“B”或“C”)點(diǎn)。

③計(jì)算C點(diǎn)時(shí)該反應(yīng)的壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp(C)=_______(Kp是用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算)

(3)一定條件下，將一定濃度NOx(NO2和NO的混合氣體)通入0.05 mol·L1的Ca(OH)2乳濁液中，發(fā)生的反應(yīng)為：3NO2 + 2OH－= NO +2NO3-+ H2O；NO + NO2 +2OH－= 2NO2- + H2O。改變，NOx的去除率如圖所示：

。

①的合適范圍是____。

②當(dāng)大于1.4時(shí)，NO2去除效率升高，但NO去除效率卻降低。其可能的原因是____ 。

③O3和NO發(fā)生的主要反應(yīng)為：NO + O3 = NO2 + O2。保持NO的初始濃度不變，改變，將反應(yīng)后的混合氣體通入0.05mol·L1Ca(OH)2乳濁液中吸收。為節(jié)省O3的用量，又能保持NOx去除效果，則合適的值約為_________。

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點(diǎn) 4Mpa 1.2-1.4 NO2和OH－反應(yīng)生成NO3-和NO，導(dǎo)致NO去除率降低 a

【解析】

(1)①根據(jù)能量關(guān)系圖，反應(yīng)①為NO轉(zhuǎn)化為N2O2，反應(yīng)物能量高于生成物能量，所以反應(yīng)①為放熱反應(yīng)，△H=-(E3-E4)kJ/mol；

②A．反應(yīng)活化能越大，反應(yīng)速率越慢；

B．總反應(yīng)由慢反應(yīng)決定；

C．由圖像可知，兩個(gè)反應(yīng)均為反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量，為放熱反應(yīng)，根據(jù)溫度對平衡移動(dòng)的影響分析；

D．溫度升高后反應(yīng)I平衡逆向移動(dòng)，導(dǎo)致N2O4濃度減小，據(jù)此分析；

(2)①化學(xué)平衡常數(shù)K只與溫度有關(guān)，溫度不變，K不變；

②根據(jù)壓強(qiáng)對化學(xué)平衡的影響分析可得；

③已知C點(diǎn)NO2和CO2的物質(zhì)的量濃度相等，據(jù)此列三段式計(jì)算平衡時(shí)各物質(zhì)的物質(zhì)的量，再計(jì)算Kp；

(3)①圖象讀取去除率最高時(shí)的的合適范圍；

②當(dāng)大于1.4時(shí)，NO2去除效率升高，但NO去除效率卻降低是因?yàn)槎�氧化氮反�?yīng)生成一氧化氮；

③O3和NO發(fā)生的主要反應(yīng)為：NO+O3=NO2+O2，保持NO的初始濃度不變，改變，節(jié)省O3的用量，又能保持NOx去除效果，需要保持的合適范圍是1.2～1.4。

(1)①根據(jù)能量關(guān)系圖，反應(yīng)I的為放熱反應(yīng)，反應(yīng)為：2NO(g)N2O2(g)△H=－(E3-E4)kJ·mol-1；

②A．反應(yīng)活化能越大，反應(yīng)速率越慢，根據(jù)圖像所示，反應(yīng)I活化能小于反應(yīng)II的活化能，則反應(yīng)I是快反應(yīng)，反應(yīng)II是慢反應(yīng)，故A正確；

B．總反應(yīng)的速率慢反應(yīng)決定，反應(yīng)II是慢反應(yīng)，則由反應(yīng)II決定，故B錯(cuò)誤；

C．由圖像可知，兩個(gè)反應(yīng)均為反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量，為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向吸熱的方向移動(dòng)，則平衡I、II均向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，故C正確；

D．兩步反應(yīng)過程均為放熱過程，溫度升高后反應(yīng)I平衡逆向移動(dòng)，導(dǎo)致N2O4濃度減小，溫度升高對反應(yīng)Ⅱ的影響弱于N2O2濃度減小的影響，導(dǎo)致反應(yīng)Ⅱ速度變慢，故D正確；

答案選ACD；

(2)①A.B兩點(diǎn)的溫度相同，平衡常數(shù)K只與溫度有關(guān)，溫度不變，K不變，故濃度平衡常數(shù)關(guān)系：Kc(A)=Kc(B)；

②反應(yīng)2NO2(g)+2C(s)N2(g)+2CO2(g)是個(gè)氣體體積增大的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)平衡逆向移動(dòng)，故A、B、C三點(diǎn)中NO2的轉(zhuǎn)化率最低的是B點(diǎn)；

③1molNO2和足量C發(fā)生該反應(yīng)，設(shè)反應(yīng)轉(zhuǎn)化的二氧化氮的物質(zhì)的量為x，列三段式：

從圖知C點(diǎn)時(shí)NO2和CO2的物質(zhì)的量濃度，則1x=x，解得x=0.5，則平衡時(shí)總的物質(zhì)的量為1.25mol，C點(diǎn)時(shí)該反應(yīng)的壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp(C)==4MPa；

(3)①圖中曲線變化分析可知， 的合適范圍是1.21.4，在此范圍去除率最大；

②當(dāng)大于1.4時(shí)，NO2去除效率升高，但NO去除效率卻降低，原因是：NO2和OH反應(yīng)生成NO3和NO，導(dǎo)致NO去除率降低；

③O3和NO發(fā)生的主要反應(yīng)為：NO+O3=NO2+O2，保持NO的初始濃度不變，改變節(jié)省O3的用量，又能保持NOx去除效果，需要保持的合適范圍是1.21.4，則合適的值約為0.60.7，故答案選a。