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。回答下列問題：

(1)已知：2NO2(g)= N2O4(g) △H=－55.3kJ/mol

N2O5(g)=2NO2(g)+O2(g) △H=+53.1 kJ/mol

則：N2O5(g)=N2O4(g)+O2(g) △H=___________ kJ/mol

(2)以乙烯(C2H4)作為還原劑脫硝(NO)，脫硝機理如圖1。若反應中n(NO)︰n(O2)=2︰1，則總反應的化學方程式為___________；脫硝率與溫度、負載率(分子篩中催化劑的質量分數)的關系如圖2，為達到最佳脫硝效果，應采用的條件是___________。

(3)T1溫度時在容積為2L的恒容密閉容器中發生反應：2NO(g)+O2(g)2NO2(g) △H<0。實驗測得：υ正=υ(NO)消耗=2υ(O2)消耗=k正c2(NO)·c(O2)，υ逆=(NO2) 消耗=k逆c2(NO2)，k正、k逆為速率常數只受溫度影響。不同時刻測得容器中n(NO)、n(O2)如表：

①從0～2s內該反應的平均速率υ(NO)=___________mol/(L·s)。

②T1溫度時化學平衡常數K=___________ L/mol。 (結果保留3位有效數字)。

③化學平衡常數K與速率常數k正、k逆的數學關系是K=___________。若將容器的溫度改變為T2時其k正=k逆，則T2___________T1(填“>”、“<”或“=")。

④已知2NO(g)+O2(g)2NO2的反應歷程為：

第一步NO+NON2O2 快速反應 第二步N2O2+O2→2NO2 慢反應

下列敘述正確的是___________(填標號)。

A. υ(第一步的正反應)< υ(第二步的反應) B.總反應快慢由第二步決定

C.第二步的活化能比第一步的高 D.第二步中N2O2與O2的碰撞100%有效

Answer 1

【答案】-2.2 6NO+3O2+2C2H43N2+4CO2+4H2O 350℃左右、負載率3.0% 0.03 363 > BC

【解析】

(1)①NO2(g)= N2O4(g) △H=－55.3kJ/mol

②N2O5(g)=NO2 (g)+O2(g) △H=+53.1 kJ/mol

根據蓋斯定律，將①+②得N2O5(g)=N2O4 (g)+O2(g) △H=-2.2kJ/mol；

(2)以乙烯(C2H4)作為還原劑脫硝(NO)，使其轉化為無毒的N2，乙烯被氧化為CO2，若反應中n(NO)︰n(O2)=2︰1，則總反應的化學方程式為6NO+3O2+2C2H43N2+4CO2+4H2O；脫硝率與溫度、負載率的關系圖可知：350℃左右、負載率3.0%時脫硝率最高，達到最佳脫硝效果，故應采用的條件是350℃左右、負載率3.0%；

(3)①從0～2s內該反應的平均速率υ(NO)=mol/(Ls)；

② 2NO(g)+O2(g)2NO2(g)

n(始)/mol 0.20 0.10 0

△n(始)/mol 0.14 0.07 0.14

n(平)/mol 0.06 0.03 0.14

所以根據化學平衡常數的定義可得K=；

③υ正=υ(NO)消耗=2υ(O2) 消耗=k正c2(NO)·c(O2)，υ逆=(NO2) 消耗=k逆c2(NO2)，可逆反應達到化學平衡時，同一物質表示的υ正=υ逆，不同物質表示的正逆反應速率之比等于化學計量數之比，所以k正c2(NO)·c(O2)= k逆c2(NO2)，則；

若將容器的溫度改變為T2時其k正=k逆，則由于K==1<363，說明平衡逆向移動，根據溫度對化學平衡移動的影響，升高溫度，化學平衡向吸熱的逆反應方向移動，所以T2>T1；

④A.由于第一步反應為快反應，第二步反應為慢反應，所以反應速率：υ(第一步的正反應)>υ(第二步的反應)，A錯誤；

B.當化學反應分多步進行時，總反應快慢由反應慢的化學反應決定，對該反應來說由第二步反應決定，B正確；

C.反應快的說明反應的活化能低，需要較少的能量反應就可以發生；反應慢的說明反應的活化能高，發生反應需要較高的能量，所以第二步的活化能比第一步的高，C正確； D.即便是反應慢的化學反應，反應物分子之間的碰撞也不都是有效碰撞，所以第二步中N2O2與O2的碰撞不可能100%有效，D錯誤；

故合理選項是BC。