Question

【題目】氮及其化合物對(duì)環(huán)境具有顯著影響。

(1)已知汽車氣缸中氮及其化合物發(fā)生如下反應(yīng)：

△H=+180 kJ·mol-1

△H=+68 kJ·mol-1

則 △H=__________ kJ·mol-1

(2)對(duì)于反應(yīng)的反應(yīng)歷程如下：

第一步：

第二步：

其中可近似認(rèn)為第二步反應(yīng)不影響第一步的平衡，第一步反應(yīng)中：υ正=k1正·c2(NO)，υ逆=k1逆·c(N2O2)，k1正、k1逆為速率常數(shù)，僅受溫度影響。下列敘述正確的是______(填標(biāo)號(hào))

A 整個(gè)反應(yīng)的速率由第一步反應(yīng)速率決定

B 同一溫度下，平衡時(shí)第一步反應(yīng)的k1正／k1逆越大，反應(yīng)正向程度越大

C 第二步反應(yīng)速率低，因而轉(zhuǎn)化率也低

D 第二步反應(yīng)的活化能比第一步反應(yīng)的活化能高

(3)科學(xué)家研究出了一種高效催化劑，可以將CO和NO2兩者轉(zhuǎn)化為無(wú)污染氣體，反應(yīng)方程式為： △H<0。某溫度下，向10 L密閉容器中分別充入0．1 mol NO2和0．2 mol CO，發(fā)生上述反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，容器內(nèi)的壓強(qiáng)變化如下表所示：

時(shí)間／min	0	2	4	6	8	10	12
壓強(qiáng)／kPa	75	73.4	71.95	70.7	69.7	68.75	68.75

在此溫度下，反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=___________kPa-1(K為以分壓表示的平衡常數(shù))；若降低溫度，再次平衡后，與原平衡相比體系壓強(qiáng)(P總)減小的原因是____________________。

(4)汽車排氣管裝有的三元催化裝置，可以消除CO、NO等的污染，反應(yīng)機(jī)理如下

I： NO+Pt(s)=NO(*) [Pt(s)表示催化劑，NO(*)表示吸附態(tài)NO，下同]

Ⅱ：CO+Pt(s)=CO(*)

III：NO(*)=N(*)+O(*)

IV：CO(*)+O(*)=CO2+2Pt(s)

V：N(*)+N(*)=N2+2 Pt(s)

VI：NO(*)+N(*)=N2O+2 Pt(s)

尾氣中反應(yīng)物及生成物濃度隨溫度的變化關(guān)系如圖。

①330℃以下的低溫區(qū)發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式是__________________________。

②反應(yīng)V的活化能_____反應(yīng)VI的活化能(填“<”、“>”或“=”)，理由是_________________。

Answer 1

【答案】-112 BD 0.04 降低溫度，由于反應(yīng)放熱，所以平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，容器中氣體分子數(shù)減少，總壓強(qiáng)也減��；若溫度降低，體積不變，根據(jù)阿伏加德羅定律，總壓強(qiáng)減小 CO+2NOCO2+N2O > 生成N2O的選擇性高，說明反應(yīng)VI的化學(xué)反應(yīng)速率大，該反應(yīng)的活化能就小

【解析】

（1）根據(jù)蓋斯定律解答即可；（2）根據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)速率因素和化學(xué)平衡的條件進(jìn)行判斷反應(yīng)的問題；（3）運(yùn)用三段式和Kp的含義計(jì)算；（4）根據(jù)反應(yīng)的機(jī)理和圖像分析。

(1)已知汽車氣缸中氮及其化合物發(fā)生如下反應(yīng)：

① N2(g)+ O2(g)2NO(g) △H=+180 kJ·mol-1 ② N2(g)+ 2O2(g)2NO2(g) △H=+68 kJ·mol-1，運(yùn)用蓋斯定律將②-①得，2NO（g）+O2（g）=2NO2（g）H=+68 kJ·mol-1-180 kJ·mol-1=-112 kJ·mol-1；答案：-112。

(2) A項(xiàng)，對(duì)于反應(yīng)2NO(g)+ O2(g) 2NO2(g)的反應(yīng)歷程如下：第一步：2NO(g) N2O2(g)（快速平衡）；第二步：N2O2(g)+ O2(g) 2NO2(g)（慢反應(yīng)），決定總反應(yīng)速率的是第二步，故A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，因?yàn)?/span>υ正=k1正·c2(NO)，υ逆=k1逆·c(N2O2)，同一溫度下達(dá)到平衡時(shí)υ正=υ逆，即k1正／k1逆= c(N2O2)/ c2(NO)=反應(yīng)的平衡常數(shù)，k1正／k1逆越大，反應(yīng)正向程度越大，故B正確；C項(xiàng)，化學(xué)反應(yīng)速率快慢，與轉(zhuǎn)化率沒有關(guān)系，故C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，化學(xué)反應(yīng)的活化能越高，活化分子數(shù)目越越少，有效碰撞次數(shù)越少，化學(xué)反應(yīng)速率越慢，所以第二步比第一步反應(yīng)的活化能高，故D正確；答案：BD。

（3）向10L密閉容器中分別充入0．1 mol NO2和0．2 mol CO，反應(yīng)10min達(dá)到平衡，體系內(nèi)圧強(qiáng)由75kPa減少到68.75kPa，則反應(yīng)該中轉(zhuǎn)化N2的濃度為xmol/L

2NO2(g)+ 4CO(g) 4CO2(g) + N2(g)

幵始(mo/L) 0.01 0.02 0 O

變化(mo/L) 2x 4x 4x x
平衡(mol/L)0.01-2x 0.02-4x 4x x
根據(jù)壓強(qiáng)比就等于物質(zhì)的量之比：75kPa/68.75kPa=（0.01+0.02）/(0.01-2x+0.02-4x+4x+x)，解得x=0.0025；Kp=[(68.750.01/0.0275)468.75×0.0025/0.0275]/[(68.75×0.005/0.0275)2×(68.75×0.01/0.0275)4]=0.04；因?yàn)樵摲磻?yīng)為放熱反應(yīng)，所以降低溫度平衡正向移動(dòng)，氣體的總物質(zhì)的量減小，壓強(qiáng)減�。蝗魷囟冉档�，體積不變，根據(jù)阿伏加德羅定律，總壓強(qiáng)減小。答案：0.04；降低溫度，由于反應(yīng)放熱，所以平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，容器中氣體分子數(shù)減少，總壓強(qiáng)也減�。蝗魷囟冉档�，體積不變，根據(jù)阿伏加德羅定律，總壓強(qiáng)減小。

（4）①由圖可知330℃以下的低溫區(qū)中CO2、N2O含量較高，故發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式是CO+2NOCO2+N2O；答案：CO+2NOCO2+N2O。

②低溫區(qū)N2O選擇性高于N2 ，由此可推斷出: V反應(yīng)的活化能 > VI反應(yīng)的活化能，理由是反應(yīng)的活化能小，化學(xué)反應(yīng)速率大，選擇性高；答案：> ；生成N2O的選擇性高，說明反應(yīng)VI的化學(xué)反應(yīng)速率大，該反應(yīng)的活化能就小。