Question

【題目】氮的氧化物是造成大氣污染的主要物質。研究氮氧化物的反應機理對于消除環(huán)境污染有重要意義。NO在空氣中存在如下反應：2NO(g)+ O2(g)2NO2(g) △H上述反應分兩步完成，如圖1所示。

回答下列問題：

(1)寫出反應①的熱化學方程式(△H用含物理量E的等式表示)：___________。

(2)反應①和反應②中，一個是快反應，會快速建立平衡狀態(tài)，而另一個是慢反應。決定2NO(g)+O2(g)2NO2(g)反應速率的是_______(填“反應①”或“反應②”)；對該反應體系升高溫度，發(fā)現(xiàn)總反應速率變慢，其原因可能是_________(反應未使用催化劑)。

(3)T1溫度時在容積為2L的恒容密閉容器中只充入1.00molNO2氣體發(fā)生反應：2NO(g)+O2(g)2NO2(g)。實驗測得：v正=k正c2(NO)·c(O2)，v逆=k逆c2(NO2)，k正、k逆為速率常數(shù)只受溫度影響。不同時刻測得容器中n(NO2)如表：

時間/s	0	1	2	3	4	5
n(NO2)/mol	1.00	0.80	0.65	0.55	0.50	0.50

①從0～2s該反應的平均速率v(NO2)=___________mol/(L·s)。

②T1溫度時化學平衡常數(shù)K=___________mol－1·L。

③化學平衡常數(shù)K與速率常數(shù)k正、k逆的數(shù)學關系是K=___________。若將容器的溫度改變?yōu)?/span>T2時其k正=k逆，則T1__________T2 (填“>”、“<”或“=”)。

Answer 1

【答案】2NO(g) N2O2(g) △H = -(E3-E4) kJ/ mol 反應② 決定總反應速率的是反應②，溫度升高后反應①平衡逆向移動，造成N2O2濃度減小，溫度升高對反應②的影響弱于N2O2濃度減小的影響，N2O2濃度減小導致反應②速率變慢 0.0875 8 k正/k逆 <

【解析】

（1）根據(jù)圖象可知反應①為2NO（g）N2O2（g），其焓變△H=（E2-E3）kJ/mol；

（2）根據(jù)圖象可知，反應①的活化能<反應②的活化能，反應①為快反應，反應②為慢反應，決定該反應速率的是慢反應；

決定正反應速率的是反應②，升高溫度后反應①平衡逆向移動，造成N2O2濃度減小，但溫度升高對應反應②的影響弱于N2O2濃度減小的影響；

（3）根據(jù)v=△c/△t計算出前5s內(nèi)v（NO2），之間v（O2）=1/2v（NO2）計算；

2NO2（g）2NO（g）+O2（g）

初始（mol/L）0.04 0 0

轉化（mol/L）0.02 0.02 0.01

平衡（mol/L）0.02 0.02 0.01

該溫度下該反應的平衡常數(shù)K=0.022×0.01/0.022=0.01，2NO+O22NO2的化學平衡常數(shù)與2NO2（g）2NO（g）+O2（g）的平衡常數(shù)互為倒數(shù)；

(1)根據(jù)圖象可知反應①的化學方程式為：2NO(g)N2O2(g)△H=(E2E3)kJ/mol，

故答案為：2NO(g)N2O2(g)△H=(E2E3)kJ/mol；

(2)根據(jù)圖象可知,反應①的活化能<反應②的活化能,反應①為快反應,反應②為慢反應,決定2NO(g)+O2(g)2NO2(g)反應速率的是慢反應②；

對該反應體現(xiàn)升高溫度,發(fā)現(xiàn)總反應速率變慢,可能原因是：決定正反應速率的是反應②,升高溫度后反應①平衡逆向移動,造成N2O2濃度減小,溫度升高對應反應②的影響弱于N2O2濃度減小的影響,N2O2濃度減小導致反應②速率變慢，

故答案為：反應②;決定正反應速率的是反應②,升高溫度后反應①平衡逆向移動,造成N2O2濃度減小,溫度升高對應反應②的影響弱于N2O2濃度減小的影響,N2O2濃度減小導致反應②速率變慢；

(3)前5s內(nèi)v(NO2)=0.04mol/L0.03mol/L5s=0.002mol/(Ls),

則v(O2)=12v(NO2)=0.001mol/(Ls)；

2NO2(g)2NO(g)+O2(g)

初始(mol/L)0.04 1 0

轉化(mol/L)0.02 0.35 0.35

平衡(mol/L)0.02 0.65 0.35

從0～2s該反應的平均速率v(NO2)=0.35/2/2=0.0875 mol/(L·s)

故答案為：0.0875 mol/(L·s)

② 反應進行大4-5秒時達到平衡狀態(tài)

2NO(g)+O2(g)2NO2(g)

初始(mol/L)0.04 0 0 1

轉化(mol/L)0.02 0.50 0.25 0.50

平衡(mol/L)0.02 0.5 0.25 0.50

改成濃度為 0.25 0.125 0.25

該溫度下該反應的平衡常數(shù)K=0.25×0.25/0.25×0.25×0.125=8

則2NO+O22NO2的化學平衡常數(shù)K==8，

故答案為：8

③由于v正=k正c2(NO)·c(O2)，v逆=k逆c2(NO2)，k正、k逆為速率常數(shù)只受溫度影響

化學平衡常數(shù)K與速率常數(shù)k正、k逆的數(shù)學關系是K= k正/k逆

若將容器的溫度改變?yōu)?/span>T2時其k正=k逆，則平衡逆向移動，則T1<T2

故答案為：k正/k逆；T<T