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境污染有重要意義。

（1）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，其反應歷程如圖1所示, 回答下列問題：

①寫出反應I的熱化學方程式________________。

②反應I和反應Ⅱ中，一個是快反應，會快速建立平衡狀態，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I”或“反應Ⅱ”）；對該反應體系升高溫度，發現總反應速率反而變慢，其原因可能是_____________（反應未使用催化劑）。

（2）用活性炭還原法也可處理氮氧化物。有關反應為：2C(s)＋2NO2(g)N2(g)＋2CO2(g)，起始時向密閉容器中充入一定量的C(s)和NO2(g)，在不同條件下，測得各物質的濃度變化狀況如下圖所示。

①0～10min，1020 min，3040 min三個階段NO2的轉化率分別為α1、α2、α3，其中最小的為_________，其值是___________________。

②計算反應達到第一次平衡時的平衡常數K=____________。

③第10min時，若只改變了影響反應的一個條件，則改變的條件為______(填選項字母)。

A．增加C(s)的量 B．減小容器體積 C．加入催化劑

（3）NO2存在如下平衡：2NO2（g）N2O4（g）△H＜0，在圖3標出點中，指出能表示反應達到平衡狀態的點是________，理由是________________。

Answer 1

【答案】2NO(g) ＝ N2O2(g) △H＝(E4－E3) kJ·mol1 反應Ⅱ 溫度升高后反應I平衡逆向移動，導致N2O2濃度減小，溫度升高對反應Ⅱ的影響弱于N2O2濃度減小的影響，導致反應Ⅱ速度變慢，最終總反應速率變慢 α1 20% 0.675 C B、D 達到平衡時，N2O4與NO2的消耗速率滿足條件υ(NO2) ＝ 2(N2O4)

【解析】

（1）①反應熱焓變等于生成物總能量減去反應物總能量，因此反應I的熱化學方程式2NO(g) ＝ N2O2(g) △H＝(E4－E3) kJ·mol1；故答案為：2NO(g) ＝ N2O2(g) △H＝(E4－E3) kJ·mol1。

②反應I和反應Ⅱ中，反應Ⅱ所需活化能大，反應速率慢，慢反應決定反應體系速率，因此決定2NO(g) + O2(g) 2NO2(g)反應速率的是反應Ⅱ；對該反應體系升高溫度，發現總反應速率反而變慢，其原因可能是溫度升高后反應I平衡逆向移動，導致N2O2濃度減小，溫度升高對反應Ⅱ的影響弱于N2O2濃度減小的影響，導致反應Ⅱ速度變慢，最終總反應速率變慢；故答案為：反應Ⅱ；溫度升高后反應I平衡逆向移動，導致N2O2濃度減小，溫度升高對反應Ⅱ的影響弱于N2O2濃度減小的影響，導致反應Ⅱ速度變慢，最終總反應速率變慢。

（2）①0～10min，1020 min，3040 min三個階段NO2的轉化率分別為、、，其中最小的為α1，其值是20%。

②根據圖中信息計算反應達到第一次平衡時的平衡常數；故答案為：0.675。

③根據圖中信息，第10min時，反應速率加快，若只改變了影響反應的一個條件，A．增加C(s)的量，速率不變，故A不符合題意；B．減小容器體積，濃度瞬間增大，但圖中信息濃度沒有變化，故B不符合題意；C．加入催化劑，速率加快，故C符合題意；綜上所述，答案為C。

（3）NO2存在如下平衡：2NO2(g)N2O4(g) △H＜0，根據圖3標出點信息，當達到平衡時，υ(NO2) ＝ 2(N2O4)，則BD兩點滿足；故答案為：B、D；達到平衡時，N2O4與NO2的消耗速率滿足條件υ(NO2) ＝ 2(N2O4)。