Question

【题目】氮氧化物是空气的主要污染物之一，研究氮氧化物的性质对于防治空气污染有重要意义。回答下列问题：

(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

写出NO与臭氧(O3)反应生成NO2的热化学方程式______________________。

(2)温度为T1时，在三个容积均为1L的密闭容器中仅发生反应：2NO(g)+O2(g)2NO2(g) △H＜0

实验测得：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逆为速率常数，受温度影响。

①温度为T1时， k正/k逆=___________；当温度升高为T2时，k正、k逆分别增大m倍和n倍，则m___________n(填“＞”、“＜“或“=”)。

②若容器Ⅱ中达到平衡时 c(NO2)/c(NO)=1，则NO的转化率为___________，x=___________。

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

④T1时，在1L密闭容器中按照一定比例充入NO(g)和O2(g)，达到平衡时NO2(g)的体积分数Φ(NO2)随n(NO)/n(O2)的变化如图所示，则A、B、C三点中NO的转化率最大的是___________；当n(NO)/n(O2)=2.3时，达到平衡时Φ(NO2)可能是D、E、F三点中的___________。

Answer 1

【答案】3NO(g)＋O3(g)＝3NO2(g) △H=－317.3kJ·mol－1 1.25 < 20% 0.85 < 因为Qc=0.22/0.32×0.25=1.78>K=1.25，反应向逆反应方向进行，所以v正<v逆 A F

【解析】

（1）根据盖斯定律求得。

（2）①根据k正/k逆=c2(NO2)/c2(NO)·c(O2)=K求出。

②根据三段式和平衡常数求算得出。

③因为Qc =0.22/0.32×0.25＝1.78>K =1.25，反应向逆反应方向进行，所以v正<v逆；

④总物质的量一定时，氧气的浓度越大，NO的转化率越大，故A点最大。两者按2:1充入时，NO2的体积分数最大，当比值增大后，二氧化氮的体积分数减小。

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

（2）①根据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)，

根据v逆=v(NO2)消耗= k逆c2(NO2)，得出k逆= v(NO2)消耗/c2(NO2)，因为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

转（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，此反应正反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，由于k正/k逆=K，当温度升高为T2时，k正、k逆分别增大m倍和n倍，则m<n，故答案为：1.25；<。

② 2NO(g) + O2(g) 2NO2(g)

起（mol·L－1） 0.5 x 0.3

转（mol·L－1） 2y y 2y

平（mol·L－1） 0.5-2y x-y 0.3+2y

达到平衡时 c(NO2)/c(NO)=1，故0.5-2y=0.3+2y，y=0.05，NO的转化率为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，故答案为：20%；0.85。

③容器Ⅲ中起始时v正<v逆，因为 Qc =0.22/0.32×0.25＝1.78>K =1.25，反应向逆反应方向进行，所以v正<v逆；故答案为： <；因为 Qc =0.22/0.32×0.25＝1.78>K=1.25，反应向逆反应方向进行，所以v正<v逆。

④总物质的量一定时，氧气的浓度越大，NO的转化率越大，故A点最大。两者按2:1充入时，NO2的体积分数最大，当比值增大后，二氧化氮的体积分数减小，当n(NO)/n(O2)=2.3时，达到平衡时Φ(NO2)可能是F点，故答案为：A；F。