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=－200.9kJ·mol－1

NO(g)+1/2O2(g)=NO2(g) △H=－58.2kJ·mol－1

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， k正/k逆=___________；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 c(NO2)/c(NO)=1，則NO的轉化率為___________，x=___________。

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

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n(NO)/n(O2)的變化如圖所示，則A、B、C三點中NO的轉化率最大的是___________；當n(NO)/n(O2)=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 1.25 < 20% 0.85 < 因為Qc=0.22/0.32×0.25=1.78>K=1.25，反應向逆反應方向進行，所以v正<v逆 A F

【解析】

（1）根據蓋斯定律求得。

（2）①根據k正/k逆=c2(NO2)/c2(NO)·c(O2)=K求出。

②根據三段式和平衡常數求算得出。

③因為Qc =0.22/0.32×0.25＝1.78>K =1.25，反應向逆反應方向進行，所以v正<v逆；

④總物質的量一定時，氧氣的濃度越大，NO的轉化率越大，故A點最大。兩者按2:1充入時，NO2的體積分數最大，當比值增大后，二氧化氮的體積分數減小。

（1）NO(g)+O3(g)=NO2(g)+O2(g) △H=－200.9kJ·mol－1①

NO(g)+1/2O2(g)=NO2(g) △H=－58.2kJ·mol－1②

2×②+①可得，3NO(g)＋O3(g) = 3NO2(g) △H =－317.3kJ·mol－1，故答案為：3NO(g)＋O3(g) = 3NO2(g) △H =－317.3kJ·mol－1。

（2）①根據v正=v(NO)消耗=2v(O2)消耗= k正c2(NO)·c(O2)，得出k正=v(NO)消耗/c2(NO)·c(O2)，

根據v逆=v(NO2)消耗= k逆c2(NO2)，得出k逆= v(NO2)消耗/c2(NO2)，因為v(NO)消耗= v(NO2)消耗，所以k正/k逆= c2(NO2)/ c2(NO)·c(O2)=K，

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

起（mol·L－1） 0.6 0.3 0

轉（mol·L－1） 0.2 0.1 0.2

平（mol·L－1） 0.4 0.2 0.2

K= c2(NO2)/c2(NO)·c(O2)= 0.22/0.42×0.2=1.25，

2NO(g)+O2(g)2NO2(g) △H＜0，此反應正反應是放熱反應，升高溫度，平衡逆向移動，平衡常數減小，由于k正/k逆=K，當溫度升高為T2時，k正、k逆分別增大m倍和n倍，則m<n，故答案為：1.25；<。

② 2NO(g) + O2(g) 2NO2(g)

起（mol·L－1） 0.5 x 0.3

轉（mol·L－1） 2y y 2y

平（mol·L－1） 0.5-2y x-y 0.3+2y

達到平衡時 c(NO2)/c(NO)=1，故0.5-2y=0.3+2y，y=0.05，NO的轉化率為2y/0.5×100％=2×0.05/0.5×100％=20%，K= c2 (NO2)/c2(NO)·c(O2)=0.42/0.42×(x-0.05)=1.25，x=0.85，故答案為：20%；0.85。

③容器Ⅲ中起始時v正<v逆，因為 Qc =0.22/0.32×0.25＝1.78>K =1.25，反應向逆反應方向進行，所以v正<v逆；故答案為： <；因為 Qc =0.22/0.32×0.25＝1.78>K=1.25，反應向逆反應方向進行，所以v正<v逆。

④總物質的量一定時，氧氣的濃度越大，NO的轉化率越大，故A點最大。兩者按2:1充入時，NO2的體積分數最大，當比值增大后，二氧化氮的體積分數減小，當n(NO)/n(O2)=2.3時，達到平衡時Φ(NO2)可能是F點，故答案為：A；F。