Question

【題目】氮的氧化物是造成大氣污染的主要物質(zhì)。研究氮氧化物的反應(yīng)機(jī)理對于消除環(huán)境污染有重要意義。NO在空氣中存在如下反應(yīng)：2NO(g)+ O2(g)2NO2(g) △H，上述反應(yīng)分兩步完成，如圖所示。

回答下列問題：

（1）寫出反應(yīng)①的熱化學(xué)方程式(△H用含物理量E的等式表示)：___________。

（2）反應(yīng)①和反應(yīng)②中，一個是快反應(yīng)，會快速建立平衡狀態(tài)，而另一個是慢反應(yīng)。決定2NO(g)+O2(g)2NO2(g)反應(yīng)速率的是____(填“反應(yīng)①”或“反應(yīng)②”)；對該反應(yīng)體系升高溫度，發(fā)現(xiàn)總反應(yīng)速率變慢，其原因可能是_________(反應(yīng)未使用催化劑)。

（3）T1溫度時在容積為2L的恒容密閉容器中只充入1.00molNO2氣體發(fā)生反應(yīng)：2NO(g)+O2(g)2NO2(g)。實(shí)驗(yàn)測得：v正=k正c2(NO)·c(O2)，v逆=k逆c2(NO2)，k正、k逆為速率常數(shù)只受溫度影響。不同時刻測得容器中n(NO2)如表：

時間/s	0	1	2	3	4	5
n(NO2)/mol	1.00	0.80	0.65	0.55	0.50	0.50

①從0～2s該反應(yīng)的平均速率v(NO2)=___________mol/(L·s)。

②T1溫度時化學(xué)平衡常數(shù)K=___________mol－1·L。

③化學(xué)平衡常數(shù)K與速率常數(shù)、的數(shù)學(xué)關(guān)系是K=___________。若將容器的溫度改變?yōu)門2時其=，則T1__________T2 (填“＞”、“＜”或“=”)。

(4)水能部分吸收NO、NO2混合氣體得到HNO2溶液。向20 mL 0.10 mol/LHNO2溶液中逐滴加入0.10 mol·L-1 NaOH溶液，所得pH曲線如圖所示。則A點(diǎn)對應(yīng)的溶液中 =_______。

Answer 1

【答案】2NO(g) N2O2(g) △H = -(E3-E4) kJ/ mol 反應(yīng)② 決定總反應(yīng)速率的是反應(yīng)②，溫度升高后反應(yīng)①平衡逆向移動，造成N2O2濃度減小，溫度升高對反應(yīng)②的影響弱于N2O2濃度減小的影響，N2O2濃度減小導(dǎo)致反應(yīng)②速率變慢 0.0875 8 ＜ 10-3.70

【解析】

(1)根據(jù)圖像分析反應(yīng)①為2NO(g)N2O2(g)的焓變，寫出熱化學(xué)方程式；

(2)根據(jù)圖像可知，反應(yīng)①的活化能＜反應(yīng)②的活化能，反應(yīng)①為快反應(yīng)，反應(yīng)②為慢反應(yīng)，決定該反應(yīng)速率的是慢反應(yīng)；決定正反應(yīng)速率的是反應(yīng)②，結(jié)合升高溫度對反應(yīng)①和②的影響分析可能的原因；

(3)①根據(jù)v=結(jié)合表格數(shù)據(jù)計(jì)算；②根據(jù)表格數(shù)據(jù)，計(jì)算出平衡時的c(NO2)、c(NO)和c(O2)結(jié)合K=計(jì)算；③平衡時v正=v逆，結(jié)合速率方程和化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式分析計(jì)算；根據(jù)圖像，該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，若將容器的溫度改變?yōu)?/span>T2時其=，則K=1＜8，說明平衡逆向移動，結(jié)合溫度對平衡的影響分析判斷；

(4)根據(jù)圖象可知，0.10molL-1HNO2溶液的pH=2.15，據(jù)此可計(jì)算出HNO2的電離平衡常數(shù)Ka，A點(diǎn)溶液為中性，則c(H+)=c(OH-)=1×10-7mol/L，溶液中電荷守恒為c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(NO2-)，則A點(diǎn)溶液中c(Na+)=c(NO2-)，A點(diǎn)對應(yīng)的溶液中==，據(jù)此計(jì)算。

(1)根據(jù)圖像可知，反應(yīng)①的化學(xué)方程式為：2NO(g)N2O2(g)△H=(E4-E3)kJ/mol=-(E3-E4) kJ/ mol，故答案為：2NO(g)N2O2(g)△H=-(E3-E4) kJ/ mol；

(2)根據(jù)圖像可知，反應(yīng)①的活化能＜反應(yīng)②的活化能，反應(yīng)①為快反應(yīng)，反應(yīng)②為慢反應(yīng)，決定2NO(g)+O2(g)2NO2(g)反應(yīng)速率的是慢反應(yīng)②；對該反應(yīng)體系升高溫度，發(fā)現(xiàn)總反應(yīng)速率變慢，可能的原因是：決定總反應(yīng)速率的是反應(yīng)②，升高溫度后反應(yīng)①平衡逆向移動，造成N2O2濃度減小，溫度升高對反應(yīng)②的影響弱于N2O2濃度減小的影響，N2O2濃度減小導(dǎo)致反應(yīng)②速率變慢，故答案為：反應(yīng)②；決定總反應(yīng)速率的是反應(yīng)②，升高溫度后反應(yīng)①平衡逆向移動，造成N2O2濃度減小，溫度升高對反應(yīng)②的影響弱于N2O2濃度減小的影響，N2O2濃度減小導(dǎo)致反應(yīng)②速率變慢；

(3)①從0～2s該反應(yīng)的平均速率v(NO2)== 0.0875mol/(L·s)，故答案為：0.0875；

②根據(jù)表格數(shù)據(jù)，平衡時，c(NO2)==0.25mol/L，反應(yīng)的二氧化氮濃度c(NO2) =0.25mol/L，根據(jù)2NO(g)+O2(g)2NO2(g)，平衡時c(NO)= 0.25mol/L，c(O2) =0.125mol/L，則T1溫度時化學(xué)平衡常數(shù)K===8mol－1·L，故答案為：8；

③平衡時v正=v逆，即k正c2(NO)·c(O2)=k逆c2(NO2)，化學(xué)平衡常數(shù)K==；若將容器的溫度改變?yōu)?/span>T2時其=，K=1＜8，說明平衡逆向移動，因?yàn)樵摲磻?yīng)是放熱反應(yīng)，說明T1＜T2 ，故答案為：；＜；

(4)根據(jù)圖象可知，0.10molL-1HNO2溶液的pH=2.15，則HNO2的電離平衡常數(shù)Ka=，A點(diǎn)溶液為中性，則c(H+)=c(OH-)=1×10-7mol/L，溶液中電荷守恒為c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(NO2-)，則A點(diǎn)溶液中c(Na+)=c(NO2-)，A點(diǎn)對應(yīng)的溶液中====103.70，則=10-3.70，故答案為：10-3.70。