Question

【題目】研究氮氧化物等大氣污染物對打造宜居環(huán)境具有重要意義。NO在空氣中存在如下反應：2NO(g)+O2(g)2NO2(g)，其反應歷程分兩步：

①2NO(g)N2O2(g)(快反應) v1正=k1正·c2(NO)， v1逆=k1逆·c(N2O2) ΔH1<0

②N2O2(g)+O2(g)2NO2(g)(慢反應) v2正=k2正·c(N2O2)·c(O2)， v2逆=k2逆·c2(NO2) ΔH2<0

反應歷程的能量變化如圖：

請回答下列問題：

（1）反應2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的ΔH__0（填“>”、“<”或“=”）。

（2）決定2NO(g)+O2(g)2NO2(g)反應速率是反應②，E4+E2__E5+E3(填“>”、“<”或“=”)。

（3）一定溫度下，反應2NO(g)+O2(g)2NO2(g)達到平衡狀態(tài)，寫出用k1正、k1逆、k2正、k2逆表示平衡常數(shù)的表達式K=___。

（4）T1℃下一密閉容器中充入一定量的NO2，測得NO2濃度隨時間變化的曲線如圖所示。前5秒內(nèi)O2的平均生成速率為___；T1℃下反應2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的化學平衡常數(shù)K=__。

（5）對于（4）中的反應體系達平衡后，若降低溫度，再次達平衡后，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量___(填“增大”、“減小”或“不變”)；對于（4）中的反應體系達平衡后，若在恒溫恒容條件下，追加NO2，再次達平衡后，NO2的體積分數(shù)___(填“增大”、“減小”或“不變”)。

（6）對于（4）中的反應體系達平衡后(壓強為P1)，若在恒溫恒容條件下，向其中充入一定量O2，再次達平衡后，測得壓強為P2，P1︰P2 = 5︰8，則再次平衡時NO2的濃度為___mol·L-1。（精確到小數(shù)點后兩位）

Answer 1

【答案】< < 0.1mol·L-1·s-1 1 增大 增大 2.67

【解析】

（1）該反應ΔH=E1-E3>0，故答案為：<；

（2）反應①的活化能為E4-E2，反應②的活化能為E5-E3，根據(jù)題意可知反應②的活化能大于反應①的活化能為，即E4-E2< E5-E3，故E4+E2<E5+E3，故答案為：<；

（3）該反應平衡常數(shù)，反應達平衡狀態(tài)，所以v1正=v1逆、v2正=v2逆，所以v1正×v2正=v1逆×v2逆，即k1正c2（NO）×k2正c（N2O2）c（O2）=k1逆c（N2O2）×k2逆c2（NO2），所以，故答案為：；

（4）前5s內(nèi)，則v(O2)=0.1mol/(L·s)。利用三段式：

所給反應平衡常數(shù)；故答案為：0.1mol·L-1·s-1；1；

（5）平均相對分子質(zhì)量，反應為放熱反應，降低溫度，平衡右移，總質(zhì)量不變，但氣體總物質(zhì)的量減小，故平均相對分子質(zhì)量增大；恒溫恒容條件下追加NO2， NO2濃度增大，根據(jù)勒夏特列原理可知雖然平衡左移，但NO2濃度依然增大，故答案為：增大；增大：

（6）恒溫恒容條件下，壓強之比等于氣體總物質(zhì)的量之比，由P2，P1︰P2 = 5︰8可知充入氧氣前后氣體總物質(zhì)的量之比為5︰8，設容器體積為V，則充入氧氣前氣體總物質(zhì)的量為（2+2+1）V，所以再次達到平衡時物質(zhì)的量為8V，設再次達到平衡時NO2濃度為amol/L，則充入氧氣后反應平衡右移轉(zhuǎn)化的NO為（a-2）mol/L，平衡時NO濃度為（4-a）mol/L，氧氣的濃度為8-（4-a）-a=4mol/L，由于溫度不變，故平衡常數(shù)K不變，K=1，所以，解得a≈2.67mol/L，故答案為：2.67。