Question

【題目】運用化學反應原理研究碳、氮的單質及其化合物的反應對緩解環境污染、能源危機具有重要意義。

(1)反應：N2(g)+O2(g)2NO(g) △H1=+180.5kJ·mol－1

2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H2。

已知CO的燃燒熱為283.0 kJ·mol－1，則△H=_______________。

(2)升高溫度絕大多數的化學反應速率增大，但是2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的速率卻隨著溫度的升高而減小。某化學小組為研究該特殊現象的實質原因，查閱資料知2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)的反應歷程分兩步：

Ⅰ.2NO(g) N2O2(g)(快)；v1正=k1正·c2(NO)； v1逆=k1逆·c(N2O2) △H1＜0

Ⅱ.N2O2(g)+O2(g)=2NO2(g)(慢)；v2正=k2正·c(N2O2)c(O2)；v2逆=k2逆·c2(NO2) △H2＜0

請回答下列問題：

①一定溫度下，反應2NO(g)+O2(g)2NO2(g)達到平衡狀態，請寫出用k1正、k1逆、k2正、k2逆表示的平衡常數表達式K=_________。

②決定2NO(g)+O2(g)2NO2(g)速率的是反應_________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)，反應Ⅰ的活化能E1與反應Ⅱ的活化能E2的大小關系為E1______E2(填“＞”、“＜”或“=”)。根據速率方程分析，升高溫度該反應速率減小的原因是__________。

A.k2正增大，c(N2O2)增大 B.k2正減小，c(N2O2)減小

C.k2正增大，c(N2O2)減小 D.k2正減小，c(N2O2)增大

(3)在一定溫度下向容積為2L的密閉容器中加入0.5molNO、0.5molCO，此時容器總壓為P0kPa，發生反應2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)，4min時達平衡，此時測得氮氣的物質的量為0.2mol，則0－4min內用CO2表示的平均速率為_______mol·L-1·min-1，用平衡分壓表示的平衡常數KP=__________(用含有P0的代數式表示)。達平衡后，若改變下列條件，既能加快反應速率又能提高NO的轉化率的是____________

A.增大壓強 B.降低溫度 C.再加入0.5molNO、0.5molCO D.分離出部分N2

Answer 1

【答案】-746.5kJ·mol-1 Ⅱ ＜ C 0.05 AC

【解析】

根據蓋斯定律進行計算；根據化學平衡狀態和平衡常數的表達式進行解答；運用三段式，根據阿伏伽德羅定律，利用分壓計算化學反應速率，根據影響化學反應速率和平衡移動的因素進行判斷。

(1)根據反應：①N2(g)+O2(g)2NO(g) △H1=+180.5kJ·mol-1，②2CO(g) +O2(g)2CO2(g)△H2=-283.0 kJ·mol-12=-566.0 kJ·mol-1，②-①得2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)，由蓋斯定律，△H=-566.0 kJ·mol-1-180.5kJ·mol-1=-746.5kJ·mol-1，故答案：-746.5kJ·mol-1；

(2)①2NO(g)= N2O2(g) (快)；②N2O2(g)+O2(g)=2NO2(g)(慢)；而目標反應2NO(g) + O2(g)= 2NO2(g)的△H=①+②=△H1+△H2，由反應達平衡狀態，所以v1正=v1逆、v2正=v2逆，所以v1正v2正=v1逆v2逆，即k1正·c2(NO)k2正·c(N2O2)c(O2)=k1逆·c(N2O2)k2逆k2逆·c2(NO2)，K==，故答案：；

②由已知2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的反應歷程分兩步：Ⅰ.2NO(g) N2O2(g)(快)；Ⅱ.N2O2(g)+O2(g)=2NO2(g)(慢)，所以決定2NO(g)+O2(g)2NO2(g)速率的是反應Ⅱ；因為決定2NO(g)+O2(g)= 2NO2(g)速率的是反應Ⅱ，所以反應Ⅰ的活化能E1遠小于反應Ⅱ的活化能E2；決定反應速率的是反應Ⅱ，而溫度越高k2正增大，反應速率加快，二氧化二氮的濃度減少，故C符合題意；故答案為：Ⅱ；＜；C；

(3)根據題干信息建立平衡三段式有：

v(CO2)==0.05 mol/(L·min)；因為一定溫度下向容積為2L的密閉容器中加入0.5molNO、0.5molCO，此時容器總壓為P0kPa，根據阿伏伽德羅定律，Kp=；故答案：0.05；；

根據反應2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)可知：

A．增大壓強化學反應速率加快，平衡正向移動，提高NO的轉化率，故A符合題意；

B．降低溫度化學反應速率減慢，不符合題意，故B錯誤；

C．再加入0.5molNO、0.5molCO導致容器壓強增大，化學反應速率加快，平衡正向移動，提高NO的轉化率，故C符合題意；

D．分離出部分N2化學反應速率減慢，不符合題意，故D錯誤；

故答案選AC。