Question

“绿水青山就是金山银山”，研究氮氧化物等大气污染物对建设美丽家乡，打造宜居环境具有重要意义。NO在空气中存在如下反应：2NO(g)+ O₂(g)2NO₂(g)△H上述反应分两步完成，如下左图所示。

(1)写出反应①的热化学方程式(△H用含物理量E的等式表示)：________。

(2)反应①和反应②中，一个是快反应，会快速建立平衡状态，而另一个是慢反应。决定2NO(g)+O₂(g)2NO₂(g)反应速率的是____(填“反应①”或“反应②”)；对该反应体系升高温度，发现总反应速率变慢，其原因可能是____(反应未使用催化剂)。

(3)某温度下一密闭容器中充入一定量的NO₂，测得NO₂浓度随时间变化的曲线如上图所示。前5秒内O₂的平均生成速率为_______；该温度下反应2NO+O₂2NO₂的化学平衡常数K为_____。

(4)对于(3)中的反应体系达平衡后(压强为P₁)，若升高温度，再次达平衡后，混合气体的平均相对分子质量_____(填“增大”、“减小”或“不变”)；若在恒温恒容条件下，向其中充入一定量O₂，再次达平衡后，测得压强为P₂，c(O₂)=0.09mol·L^-1，则P₁︰P₂=___________。

(5)水能部分吸收NO和NO₂混合气体得到HNO₂溶液。若向20.00mL0.10mol·L^-1HNO₂溶液中逐滴加入0.10mol·L^-1NaOH溶液，所得pH曲线如图所示，则A点对应的溶液c(Na⁺)/c(HNO₂)=____。

Answer

①2NO(g) N2O2(g) ΔH=（E2－E3）kJ·mol－1； 反应②； 决定总反应速率是反应②，温度升高后反应①平衡逆向移动，造成N2O2浓度减小，温度升高对于反应②的影响弱于N2O2浓度减小的影响，N2O2浓度减小导致反应②速率变慢； 0.001 mol·L-1·s-1； 100； 减少； 5：13； 103.70；

【解析】

（1）根据图像反应①的热化学方程式为2NO(g) N2O2(g) ΔH=（E2－E3）kJ·mol－1。

（2）根据图像反应①的活化能<反应②的活化能，反应①为快反应，反应②为慢反应，决定2NO(g)+O2(g)2NO2(g)反应速率的是慢反应②。对该反应体系升高温度，发现总反应速率变慢，其原因可能是：决定总反应速率是反应②，温度升高后反应①平衡逆向移动，造成N2O2浓度减小，温度升高对于反应②的影响弱于N2O2浓度减小的影响，N2O2浓度减小导致反应②速率变慢。

（3）前5s内υ（NO2）=（0.04mol/L-0.03mol/L）÷5s=0.002mol/(L·s)，则υ（O2）=0.001mol/(L·s)。用三段式：

2NO2 2NO+O2

c（始）0.04 0 0

c（变）0.02 0.02 0.01

c（平）0.02 0.02 0.01

反应2NO2 2NO+O2的平衡常数为(0.022×0.01)÷0.022=0.01，则反应2NO+O2 2NO2的平衡常数K为1÷0.01=100。

（4）根据图像反应2NO2 2NO+O2为吸热反应，对于(3)中的反应体系达平衡后(压强为P1)，若升高温度，平衡正向移动，再次达平衡后，混合气体的质量不变，混合气体物质的量增大，混合气体的平均相对分子质量减小。再通入一定量O2，平衡逆向移动，设转化NO物质的量浓度为x，则平衡时NO2、NO、O2的浓度依次为（0.02+x）mol/L、（0.02-x）mol/L、0.09mol/L，温度不变平衡常数不变，则[（0.02-x）2×0.09]÷（0.02+x）2=0.01，解得x=0.01mol/L，即平衡时NO2、NO、O2的浓度依次为0.03mol/L、0.01mol/L、0.09mol/L，在恒温恒容时压强之比等于物质的量浓度之比，P1：P2=（0.02+0.02+0.01）：（0.03+0.01+0.09）=5:13。

（5）根据图像0.1mol/LHNO2溶液的pH=2.15，则HNO2的电离平衡常数Ka=（1×10-2.15）2÷（0.1-1×10-2.15）；A点溶液呈中性，c（H+）=c（OH-）=1×10-7mol/L，溶液中电荷守恒为c（H+）+c（Na+）=c（OH-）+c（NO2-），则A点溶液中c（Na+）=c（NO2-），A点对应的溶液中==Ka÷c（H+）=[（1×10-2.15）2÷（0.1-1×10-2.15）]÷（1×10-7）=103.70。