Question

氮的氧化物是造成大气污染的主要物质。研究氮氧化物的反应机理对于消除环境污染有重要意义。

（1）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，其反应历程如图1所示, 回答下列问题：

①写出反应I的热化学方程式________________。

②反应I和反应Ⅱ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I”或“反应Ⅱ”）；对该反应体系升高温度，发现总反应速率反而变慢，其原因可能是_____________（反应未使用催化剂）。

（2）用活性炭还原法也可处理氮氧化物。有关反应为：2C(s)＋2NO₂(g)N₂(g)＋2CO₂(g)，起始时向密闭容器中充入一定量的C(s)和NO₂(g)，在不同条件下，测得各物质的浓度变化状况如下图所示。

①0～10min，10〜20 min，30〜40 min三个阶段NO₂的转化率分别为α₁、α₂、α₃，其中最小的为_________，其值是___________________。

②计算反应达到第一次平衡时的平衡常数K=____________。

③第10min时，若只改变了影响反应的一个条件，则改变的条件为______(填选项字母)。

A．增加C(s)的量       B．减小容器体积      C．加入催化剂

（3）NO₂存在如下平衡：2NO₂（g）N₂O₄（g）△H＜0，在图3标出点中，指出能表示反应达到平衡状态的点是________，理由是________________。

Answer

2NO(g) ＝ N2O2(g) △H＝(E4－E3) kJ·mol−1 反应Ⅱ 温度升高后反应I平衡逆向移动，导致N2O2浓度减小，温度升高对反应Ⅱ的影响弱于N2O2浓度减小的影响，导致反应Ⅱ速度变慢，最终总反应速率变慢 α1 20% 0.675 C B、D 达到平衡时，N2O4与NO2的消耗速率满足条件υ(NO2) ＝ 2(N2O4)

【解析】

（1）①反应热焓变等于生成物总能量减去反应物总能量，因此反应I的热化学方程式2NO(g) ＝ N2O2(g) △H＝(E4－E3) kJ·mol−1；故答案为：2NO(g) ＝ N2O2(g) △H＝(E4－E3) kJ·mol−1。

②反应I和反应Ⅱ中，反应Ⅱ所需活化能大，反应速率慢，慢反应决定反应体系速率，因此决定2NO(g) + O2(g) 2NO2(g)反应速率的是反应Ⅱ；对该反应体系升高温度，发现总反应速率反而变慢，其原因可能是温度升高后反应I平衡逆向移动，导致N2O2浓度减小，温度升高对反应Ⅱ的影响弱于N2O2浓度减小的影响，导致反应Ⅱ速度变慢，最终总反应速率变慢；故答案为：反应Ⅱ；温度升高后反应I平衡逆向移动，导致N2O2浓度减小，温度升高对反应Ⅱ的影响弱于N2O2浓度减小的影响，导致反应Ⅱ速度变慢，最终总反应速率变慢。

（2）①0～10min，10〜20 min，30〜40 min三个阶段NO2的转化率分别为、、，其中最小的为α1，其值是20%。

②根据图中信息计算反应达到第一次平衡时的平衡常数；故答案为：0.675。

③根据图中信息，第10min时，反应速率加快，若只改变了影响反应的一个条件，A．增加C(s)的量，速率不变，故A不符合题意；B．减小容器体积，浓度瞬间增大，但图中信息浓度没有变化，故B不符合题意；C．加入催化剂，速率加快，故C符合题意；综上所述，答案为C。

（3）NO2存在如下平衡：2NO2(g)N2O4(g) △H＜0，根据图3标出点信息，当达到平衡时，υ(NO2) ＝ 2(N2O4)，则BD两点满足；故答案为：B、D；达到平衡时，N2O4与NO2的消耗速率满足条件υ(NO2) ＝ 2(N2O4)。