Question

【題目】氮氧化物是空氣的主要污染物之一，研究氮氧化物的性質對于防治空氣污染有重要意義。回答下列問題：

(1)已知：NO(g)+O3(g)=NO2(g)+O2(g) △H=-200.9 kJ/mol

NO(g)+O2(g)=NO2(g) △H=-58.2kJ/mol

寫出NO與臭氧(O3)反應生成NO2的熱化學方程式_____________。

(2)溫度為T1時，在三個容積均為1L的密閉容器中僅發生反應：

2NO(g)+O2(g)2NO2(g) △H<0

實驗測得：v正=v(NO)消耗= 2v(O2) 消耗= k正c2(NO)·c(O2)，v逆=v(NO2) 消耗= k逆c2 (NO2)，k正、k逆為速率常數，受溫度影響。

①溫度為T1時，=________；當溫度升高為T2時，k正、k逆分別增大m倍和n倍，則m_________n(填“>”、“<“或“=”)。

②若容器Ⅱ中達到平衡時=1，則NO的轉化率為______，x=_______。

③容器Ⅲ中起始時v正___________v逆(填“>”、“<”或“=”)。

④T1時，在1L密閉容器中按照一定比例充入NO(g)和O2(g)，達到平衡時NO2(g)的體積分數Φ(NO2)隨的變化如圖所示，則A、B、C三點中NO的轉化率最大的是___________；當=2.3時，達到平衡時Φ(NO2)可能是D、E、F三點中的___________。

Answer 1

【答案】3NO(g)+O3(g)=3NO2(g) △H=-317.3kJ/mol 1.25 < 20% 0.85 < A F

【解析】

(1)根據蓋斯定律，將上述兩個熱化學方程式疊加，就可以得到相應的熱化學方程式；

(2)①找出各種物質的平衡濃度，根據可逆反應達到平衡狀態時V正=V逆，計算，該反應為放熱反應，升高溫度平衡向著逆向移動；

②根據平衡時=1，可知c(NO2)=c(NO)=0.4mol/LNO消耗了0.1mol/L，結合轉化率=×100%計算；根據溫度相同，平衡常數K不變計算反應開始時c(O2)；

③計算出容器Ⅲ的濃度商Qc，根據計算結果與K=1.25的關系判斷反應方向；

④氧氣的濃度越大，NO的轉化率越大；比例達到2.3時，很大一部分NO多余，導致二氧化氮含量減少。

(1) 已知：①NO(g)+O3(g)=NO2(g)+O2(g) △H=-200.9 kJ/mol

②NO(g)+O2(g)=NO2(g) △H=-58.2kJ/mol

根據蓋斯定律，①+2×②可得：3NO(g)+O3(g)=3NO2(g) △H=-200.9kJ/mol；

(2)①Ⅰ容器中平衡時氧氣濃度從0.3mol/L變為0.2mol/L，△c(O2)=0.1mol/L，

則根據方程式2NO(g)+O2(g)2NO2(g)可知△c(NO)=0.2mol/L，△c(NO2)=0.2mol/L，所以平衡時各種物質的濃度：c(NO)平=0.4mol/L，c(O2)=0.2mol/L，△c(NO2)=0.2mol/L，平衡時V正=V逆，根據v正=k正c2(NO)c(O2)、v逆=k逆c2(NO2)可知：==1.25；

2NO(g)+O2(g)2NO2(g) △H<0，該反應的正反應為放熱反應，升高溫度，化學平衡向吸熱的逆反應方向移動，當溫度升高為T2時，k正、k逆分別增大m倍和n倍，則k逆增大幅度較大，即m<n；

③容器Ⅲ中，因為 Qc==1.78>K=1.25，反應向逆反應方向進行，所以v正<v逆；

④A點NO轉化率最大，因為氧氣百分比最大；比例達到2.3時，很大一部分NO多余，所以二氧化氮百分比減少，達到平衡時Φ(NO2)可能是F點。