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(duì)于消除環(huán)境污染有重要意義。回答下列問(wèn)題：

(1)已知：2NO2(g)= N2O4(g) △H=－55.3kJ/mol

N2O5(g)=2NO2(g)+O2(g) △H=+53.1 kJ/mol

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

(2)以乙烯(C2H4)作為還原劑脫硝(NO)，脫硝機(jī)理如圖1。若反應(yīng)中n(NO)︰n(O2)=2︰1，則總反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________；脫硝率與溫度、負(fù)載率(分子篩中催化劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù))的關(guān)系如圖2，為達(dá)到最佳脫硝效果，應(yīng)采用的條件是___________。

(3)T1溫度時(shí)在容積為2L的恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：2NO(g)+O2(g)2NO2(g) △H<0。實(shí)驗(yàn)測(cè)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逆為速率常數(shù)只受溫度影響。不同時(shí)刻測(cè)得容器中n(NO)、n(O2)如表：

①?gòu)?/span>0～2s內(nèi)該反應(yīng)的平均速率υ(NO)=___________mol/(L·s)。

②T1溫度時(shí)化學(xué)平衡常數(shù)K=___________ L/mol。 (結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。

③化學(xué)平衡常數(shù)K與速率常數(shù)k正、k逆的數(shù)學(xué)關(guān)系是K=___________。若將容器的溫度改變?yōu)門(mén)2時(shí)其k正=k逆，則T2___________T1(填“>”、“<”或“=")。

④已知2NO(g)+O2(g)2NO2的反應(yīng)歷程為：

第一步NO+NON2O2 快速反應(yīng) 第二步N2O2+O2→2NO2 慢反應(yīng)

下列敘述正確的是___________(填標(biāo)號(hào))。

A. υ(第一步的正反應(yīng))< υ(第二步的反應(yīng)) B.總反應(yīng)快慢由第二步?jīng)Q定

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

Answer 1

【答案】-2.2 6NO+3O2+2C2H43N2+4CO2+4H2O 350℃左右、負(fù)載率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

根據(jù)蓋斯定律，將①+②得N2O5(g)=N2O4 (g)+O2(g) △H=-2.2kJ/mol；

(2)以乙烯(C2H4)作為還原劑脫硝(NO)，使其轉(zhuǎn)化為無(wú)毒的N2，乙烯被氧化為CO2，若反應(yīng)中n(NO)︰n(O2)=2︰1，則總反應(yīng)的化學(xué)方程式為6NO+3O2+2C2H43N2+4CO2+4H2O；脫硝率與溫度、負(fù)載率的關(guān)系圖可知：350℃左右、負(fù)載率3.0%時(shí)脫硝率最高，達(dá)到最佳脫硝效果，故應(yīng)采用的條件是350℃左右、負(fù)載率3.0%；

(3)①?gòu)?/span>0～2s內(nèi)該反應(yīng)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

所以根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)的定義可得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)，可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，同一物質(zhì)表示的υ正=υ逆，不同物質(zhì)表示的正逆反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，所以k正c2(NO)·c(O2)= k逆c2(NO2)，則；

若將容器的溫度改變?yōu)?/span>T2時(shí)其k正=k逆，則由于K==1<363，說(shuō)明平衡逆向移動(dòng)，根據(jù)溫度對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響，升高溫度，化學(xué)平衡向吸熱的逆反應(yīng)方向移動(dòng)，所以T2>T1；

④A.由于第一步反應(yīng)為快反應(yīng)，第二步反應(yīng)為慢反應(yīng)，所以反應(yīng)速率：υ(第一步的正反應(yīng))>υ(第二步的反應(yīng))，A錯(cuò)誤；

B.當(dāng)化學(xué)反應(yīng)分多步進(jìn)行時(shí)，總反應(yīng)快慢由反應(yīng)慢的化學(xué)反應(yīng)決定，對(duì)該反應(yīng)來(lái)說(shuō)由第二步反應(yīng)決定，B正確；

C.反應(yīng)快的說(shuō)明反應(yīng)的活化能低，需要較少的能量反應(yīng)就可以發(fā)生；反應(yīng)慢的說(shuō)明反應(yīng)的活化能高，發(fā)生反應(yīng)需要較高的能量，所以第二步的活化能比第一步的高，C正確； D.即便是反應(yīng)慢的化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)物分子之間的碰撞也不都是有效碰撞，所以第二步中N2O2與O2的碰撞不可能100%有效，D錯(cuò)誤；

故合理選項(xiàng)是BC。