Question

【题目】氮的氧化物是造成大气污染的主要物质。研究氮氧化物的反应机理对于消除环境污染有重要意义。回答下列问题：

(1)已知：2NO2(g)= N2O4(g) △H=－55.3kJ/mol

N2O5(g)=2NO2(g)+O2(g) △H=+53.1 kJ/mol

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

(2)以乙烯(C2H4)作为还原剂脱硝(NO)，脱硝机理如图1。若反应中n(NO)︰n(O2)=2︰1，则总反应的化学方程式为___________；脱硝率与温度、负载率(分子筛中催化剂的质量分数)的关系如图2，为达到最佳脱硝效果，应采用的条件是___________。

(3)T1温度时在容积为2L的恒容密闭容器中发生反应：2NO(g)+O2(g)2NO2(g) △H<0。实验测得：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逆为速率常数只受温度影响。不同时刻测得容器中n(NO)、n(O2)如表：

①从0～2s内该反应的平均速率υ(NO)=___________mol/(L·s)。

②T1温度时化学平衡常数K=___________ L/mol。 (结果保留3位有效数字)。

③化学平衡常数K与速率常数k正、k逆的数学关系是K=___________。若将容器的温度改变为T2时其k正=k逆，则T2___________T1(填“>”、“<”或“=")。

④已知2NO(g)+O2(g)2NO2的反应历程为：

第一步NO+NON2O2 快速反应 第二步N2O2+O2→2NO2 慢反应

下列叙述正确的是___________(填标号)。

A. υ(第一步的正反应)< υ(第二步的反应) B.总反应快慢由第二步决定

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

Answer 1

【答案】-2.2 6NO+3O2+2C2H43N2+4CO2+4H2O 350℃左右、负载率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

根据盖斯定律，将①+②得N2O5(g)=N2O4 (g)+O2(g) △H=-2.2kJ/mol；

(2)以乙烯(C2H4)作为还原剂脱硝(NO)，使其转化为无毒的N2，乙烯被氧化为CO2，若反应中n(NO)︰n(O2)=2︰1，则总反应的化学方程式为6NO+3O2+2C2H43N2+4CO2+4H2O；脱硝率与温度、负载率的关系图可知：350℃左右、负载率3.0%时脱硝率最高，达到最佳脱硝效果，故应采用的条件是350℃左右、负载率3.0%；

(3)①从0～2s内该反应的平均速率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

所以根据化学平衡常数的定义可得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)，可逆反应达到化学平衡时，同一物质表示的υ正=υ逆，不同物质表示的正逆反应速率之比等于化学计量数之比，所以k正c2(NO)·c(O2)= k逆c2(NO2)，则；

若将容器的温度改变为T2时其k正=k逆，则由于K==1<363，说明平衡逆向移动，根据温度对化学平衡移动的影响，升高温度，化学平衡向吸热的逆反应方向移动，所以T2>T1；

④A.由于第一步反应为快反应，第二步反应为慢反应，所以反应速率：υ(第一步的正反应)>υ(第二步的反应)，A错误；

B.当化学反应分多步进行时，总反应快慢由反应慢的化学反应决定，对该反应来说由第二步反应决定，B正确；

C.反应快的说明反应的活化能低，需要较少的能量反应就可以发生；反应慢的说明反应的活化能高，发生反应需要较高的能量，所以第二步的活化能比第一步的高，C正确； D.即便是反应慢的化学反应，反应物分子之间的碰撞也不都是有效碰撞，所以第二步中N2O2与O2的碰撞不可能100%有效，D错误；

故合理选项是BC。