Question

【题目】氮是地球上含量比较丰富的一种元素，氮的化合物在工业生产和生活中有重要的作用。

I．已知298K时，发生反应：N2O4(g) 2NO2(g)

（1）反应达到平衡后，压缩容器的体积，再次达到平衡时混合气体的颜色 ____（填“变深”、“变浅”或“不变”）。

（2）恒容密闭容器中发生上述反应，已知v正=k正·p(N2O4)，v逆=k逆·p2(NO2)，Kp=___________（用k正、k逆表示）。若初始压强为100kPa，k正=2.8×104s－1，当NO2的体积分数为40%时，v正=__________kPa·s－1。[其中p(N2O4)和p(NO2)分别是N2O4和NO2的分压，分压=p总×气体体积分数，k正、k逆为速率常数]

Ⅱ.在催化剂作用下，H2可以还原NO消除污染，反应为：2NO(g)＋2H2(g)N2(g)＋2H2O(g) △H=akJ·mol－1

（3）若每生成7g N2放出166kJ的热量，则a=____。

（4）该反应分两步进行：

①2NO(g)＋H2(g)N2(g)＋H2O2(g) △H1

②H2O2(g)＋H2(g)2H2O(g) △H2

已知：i．总反应分多步进行时，较慢的一步决定总反应速率；

III．总反应的速率表达式v=kc2(NO)·c(H2)(k为速率常数，只和温度有关）。由上述信息可知，正反应的活化能较低的是____（填“①”或“②”）。

（5）将2molNO和1molH2充入一个恒容的密闭容器中，经相同时间测得N2的体积分数与温度的关系如图所示。低于900K时，N2的体积分数_____（填“是”或“不是”）对应温度下平衡时的体积分数，原因是_____。高于900K时，N2的体积分数降低的可能原因是____。

Answer 1

【答案】变深 2.1×106 -664 ② 不是 该反应为放热反应，平衡时N2的体积分数应随着温度的升高而降低 催化剂的活性下降、升温平衡逆向移动、副反应增多等

【解析】

(1)反应达到平衡后，压缩容器的体积，二氧化氮的浓度变大而使混合气体的颜色变深，虽然平衡会逆向移动，但是，根据平衡移动原理可知，再次达到平衡时混合气体的颜色仍比原平衡深，故答案为：变深；

(2)反应达到平衡状态，v正=v逆，即k正·p(N2O4)=k逆·p2(NO2)，将其变式可得，设起始时N2O4的物质的量为1mol，列三段式有：

则

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

(3)由生成7g(0.25mol)N2放出166kJ的热量，可知，生成1molN2放出166×4=664kJ的热量，则a=-664，故答案为：-664；

(4)由总反应的速率表达式v=kc2(NO)·c(H2)可知，NO只出现在第①步反应，故第①步反应决定总反应速率，则①为慢反应，其正反应的活化能较高，则反应②的活化能较低，故答案为：②；

(5)由(3)可知，反应2NO(g)＋2H2(g)N2(g)＋2H2O(g)，正反应为放热反应，平衡时N2的体积分数应随着温度的升高而降低。由图像可知，N2的最大体积分数对应的温度为900K，当低于900K时， N2的体积分数随着温度的升高而增大，所以在此温度范围内N2的体积分数不是对应温度下平衡时的体积分数。当温度高于900K时，催化剂的活性下降、升温平衡逆向移动，或者副反应增多，从而使得N2的体积分数降低，故答案为：不是；该反应为放热反应，平衡时N2的体积分数应随着温度的升高而降低；催化剂的活性下降、升温平衡逆向移动、副反应增多等。