Question

【題目】氮氧化物、二氧化硫是造成大氣污染的主要物質(zhì)，某科研小組進行如下研究。

(1)已知：

寫出SO2(g)與NO2(g)反應(yīng)生成SO3(g)和NO(g)的熱化學(xué)方程式：________________；

(2)向容積為1 L的密閉容器中分別充入0.1 mol NO2和0.15 mol SO2，在不同溫度下測定同一時刻NO2的轉(zhuǎn)化率，結(jié)果如圖所示：

①a、c兩點反應(yīng)速率大小關(guān)系：v(a)____v(c)(填“＞”“＜”或“=”)。若在某溫度下達平衡，保持溫度、容器的容積不變，再向容器中充入0.2 mol NO2(g)和0.3 mol SO2，NO2的轉(zhuǎn)化率___________(填“增大”“減小”或“不變”)；

②在溫度小于T2時，NO2的轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而增大的原因是_________；

(3)己知可逆反應(yīng)，N2O4(g)2NO2(g)，v正=k正c(N2O4)，v逆=k逆c2(NO2) (k正、k逆只是溫度的函數(shù))。向1 L體積固定的密閉容器中充入1 mol N2O4氣體分別在T1、T2 (T1＞T2)溫度下進行該反應(yīng)。N2O4的轉(zhuǎn)化率與溫度、時間的關(guān)系如圖所示，T1時，該反應(yīng)的△H____________0(填“＞”“＜”或“=”)，計算M點v正：v逆=_________ (保留到小數(shù)點后1位)。

Answer 1

【答案】SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g) △H=-41.8 kJ/mol ＜ 不變 溫度＜T2時，反應(yīng)正向進行，升高溫度，反應(yīng)速率加快，NO2轉(zhuǎn)化率增大 ＞ 46.1

【解析】

(1)根據(jù)圖示可得①2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)；△H=-196.6 kJ/mol；

②O2(g)+2NO(g)=2NO2(g)；△H=-113.0 kJ/mol

根據(jù)蓋斯定律(①②)÷2，整理可得SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g) △H=-41.8 kJ/mol；

(2)①盡管a點比c點反應(yīng)物的濃度大，但反應(yīng)溫度c點比a點高，溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響大于濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，反應(yīng)溫度越高，化學(xué)反應(yīng)速率越快，所以a、c兩點反應(yīng)速率大小關(guān)系：v(a)＜v(c)；在反應(yīng)開始時，向容積為1 L的密閉容器中分別充入0.1 mol NO2和0.15 mol SO2，發(fā)生反應(yīng)：SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g)，在某溫度下達平衡，保持溫度、容器的容積不變，再向容器中充入0.2 mol NO2(g)和0.3 mol SO2，由于該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體體積不變的反應(yīng)，加入的反應(yīng)物的物質(zhì)的量的比相同，增大壓強，化學(xué)平衡不移動，所以反應(yīng)NO2的轉(zhuǎn)化率不變；

②根據(jù)圖示可知：反應(yīng)在溫度為T2的b點為平衡點，T2以前反應(yīng)未達到平衡狀態(tài)，反應(yīng)正向進行，溫度升高，反應(yīng)速率加快，有更多反應(yīng)物發(fā)生反應(yīng)轉(zhuǎn)化為生成物，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率提高；

(3)由于T1＞T2，升高溫度，化學(xué)反應(yīng)速率加快，且升高溫度化學(xué)平衡向吸熱反應(yīng)方向移動。根據(jù)圖示可知在溫度為T1時N2O4的轉(zhuǎn)化率較大，說明該反應(yīng)的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，所以△H＞0；對于可逆反應(yīng)，N2O4(g)2NO2(g) ，反應(yīng)開始時c(N2O4)=1 mol/L，c(NO2)=0，根據(jù)圖象可知，在該溫度下，平衡時N2O4的轉(zhuǎn)化率為80%，所以平衡時，c(N2O4)=0.2 mol/L，c(NO2)=0.8 mol/L×2=1.6 mol/L，達到平衡時v正= v逆，則k正c(N2O4)=k逆c2(NO2)，=12.8，在M點時N2O4的轉(zhuǎn)化率為60%，此時c(N2O4)=0.4 mol/L，c(NO2)=0.6 mol/L×2=1.2 mol/L，所以v正：v逆==46.08≈46.1。