Question

【題目】氮是地球上含量比較豐富的一種元素，氮的化合物在工業生產和生活中有重要的作用。

I．已知298K時，發生反應：N2O4(g) 2NO2(g)

（1）反應達到平衡后，壓縮容器的體積，再次達到平衡時混合氣體的顏色 ____（填“變深”、“變淺”或“不變”）。

（2）恒容密閉容器中發生上述反應，已知v正=k正·p(N2O4)，v逆=k逆·p2(NO2)，Kp=___________（用k正、k逆表示）。若初始壓強為100kPa，k正=2.8×104s－1，當NO2的體積分數為40%時，v正=__________kPa·s－1。[其中p(N2O4)和p(NO2)分別是N2O4和NO2的分壓，分壓=p總×氣體體積分數，k正、k逆為速率常數]

Ⅱ.在催化劑作用下，H2可以還原NO消除污染，反應為：2NO(g)＋2H2(g)N2(g)＋2H2O(g) △H=akJ·mol－1

（3）若每生成7g N2放出166kJ的熱量，則a=____。

（4）該反應分兩步進行：

①2NO(g)＋H2(g)N2(g)＋H2O2(g) △H1

②H2O2(g)＋H2(g)2H2O(g) △H2

已知：i．總反應分多步進行時，較慢的一步決定總反應速率；

III．總反應的速率表達式v=kc2(NO)·c(H2)(k為速率常數，只和溫度有關）。由上述信息可知，正反應的活化能較低的是____（填“①”或“②”）。

（5）將2molNO和1molH2充入一個恒容的密閉容器中，經相同時間測得N2的體積分數與溫度的關系如圖所示。低于900K時，N2的體積分數_____（填“是”或“不是”）對應溫度下平衡時的體積分數，原因是_____。高于900K時，N2的體積分數降低的可能原因是____。

Answer 1

【答案】變深 2.1×106 -664 ② 不是 該反應為放熱反應，平衡時N2的體積分數應隨著溫度的升高而降低 催化劑的活性下降、升溫平衡逆向移動、副反應增多等

【解析】

(1)反應達到平衡后，壓縮容器的體積，二氧化氮的濃度變大而使混合氣體的顏色變深，雖然平衡會逆向移動，但是，根據平衡移動原理可知，再次達到平衡時混合氣體的顏色仍比原平衡深，故答案為：變深；

(2)反應達到平衡狀態，v正=v逆，即k正·p(N2O4)=k逆·p2(NO2)，將其變式可得，設起始時N2O4的物質的量為1mol，列三段式有：

則

v正=k正·p(N2O4)= 2.8×104s－1×75kPa=2.1×106kPa·s－1，故答案為：；2.1×106；

(3)由生成7g(0.25mol)N2放出166kJ的熱量，可知，生成1molN2放出166×4=664kJ的熱量，則a=-664，故答案為：-664；

(4)由總反應的速率表達式v=kc2(NO)·c(H2)可知，NO只出現在第①步反應，故第①步反應決定總反應速率，則①為慢反應，其正反應的活化能較高，則反應②的活化能較低，故答案為：②；

(5)由(3)可知，反應2NO(g)＋2H2(g)N2(g)＋2H2O(g)，正反應為放熱反應，平衡時N2的體積分數應隨著溫度的升高而降低。由圖像可知，N2的最大體積分數對應的溫度為900K，當低于900K時， N2的體積分數隨著溫度的升高而增大，所以在此溫度范圍內N2的體積分數不是對應溫度下平衡時的體積分數。當溫度高于900K時，催化劑的活性下降、升溫平衡逆向移動，或者副反應增多，從而使得N2的體積分數降低，故答案為：不是；該反應為放熱反應，平衡時N2的體積分數應隨著溫度的升高而降低；催化劑的活性下降、升溫平衡逆向移動、副反應增多等。