Question

氮的氧化物有许多重要的性质与用途，但过量排放则会导致严重的环境问题。

（1）汽车排放出的氮氧化物是导致雾霾形成的重要原因之一，汽车内安装的尾气处理器可大大降低氮氧化物的排放：2NO(g)+2CO(g)=2CO₂(g)+N₂(g)   ΔH=x kJ/mol。

已知：N₂(g)＋O₂(g)2NO(g)    ΔH＝+180.50kJ/mol

2CO(g)＋O₂(g)2CO₂(g)       ΔH＝-566.00kJ/mol

x =________________。

（2）向某恒容密闭容器中加入一定量的NO、CO并使它们之间发生反应，下图为在相同温度、压强、比表面积不同的催化剂（化学成分相同）的催化作用下，反应过程中NO的物质的量与时间之间的关系。

①表示催化剂比表面积较大的曲线是_________（填“a”或“b”）。

②t₁min时改变（外界）的反应条件可能是____________。

（3）对于反应：mA(g)+nB(g) =pC(g)+qD(g)来说，若A、B通过一步反应能直接转化为C、D，则该反应的反应速率v=kc^m(A)cⁿ(B)，其中k为只与温度有关的速率常数；若为可逆反应，则v(正)、v(逆)均存在类似的关系式，k_正、k_逆也只与温度有关。已知反应：2NO(g)+O₂(g)2NO₂(g)是通过下面两步完成的：

①________________________________________（快）∆H₁＜0。

②N₂O₂(g)+O₂(g)2NO₂(g)（慢）∆H₂＜0。

某科研小组测量出反应②的部分实验数据如下表所示：

c(N2O2)/mol/L	c(O2)/mol/L	v2正［mol/(L·s)］
0.010	0.010	1.7510^－^6
0.030	0.020	1.0510^－^5
x	0.030	1.0510^－^5

i．用k_2正表示②的正反应速率常数，则v_2正=_________，x=_______，速率常数k_2正=_______L·(mol·s)^-1（填具体的数值）。

ii．在①的空白处写出化学方程式，若①②两个反应的正、逆反应速率常数分别用k_1正、k_1逆、k_2正、k_2逆表示，则2NO(g)+O₂(g)2NO₂(g)的平衡常数K=____________（用速率常数表示）；反应达到平衡后升高温度，在新平衡建立前，体系内c(N₂O₂)的大小变化情况是________。

（4）在恒温恒容条件下，能表明2NO(g)+O₂(g)2NO₂(g)（只考虑总反应）己达到平衡状态的是_____________。

a．混合气体密度保持不变    b．混合气体平均摩尔质量不变

c．正反应速率：v(NO)=v(NO₂)    d．生成NO₂、O₂的物质的量之比为1:2

Answer

-746.50 b 增加CO的物质的量浓度 2NO(g)N2O2(g) k2正c(N2O2)c(O2) 0.02 1.7510－2 减小 b

【解析】

（1）可用2CO(g)＋O2(g)2CO2(g) ΔH＝-566.00kJ/mol减去N2(g)＋O2(g)2NO(g) ΔH＝+180.50kJ/mol，即可求出x值为-746.50。

（2）①催化剂的比表面积越大，反应物间的接触面积越大，反应速率越快，相同时间内消耗掉的反应物越多，故答案为b。

②改变反应条件的那一时刻，NO物质的量并没有改变，同时平衡向右移动且移动过程中反应速率较大，故改变的条件是加压或者增大CO的浓度。

（3）①由总反应方程式减去反应②可确定反应为2NO(g) N2O2(g)；

i．根据反应速率表达式的意义可直接写出，同理也可写出其它的v正、v逆表达式。将对应数据代入后即可得k2正=1.75×10－2、x=0.02。

ii．设反应①的平衡常数为K1，反应②的平衡常数为K2，由反应①+②就可得到2NO(g)+O2(g)2NO2(g)，故K=K1×K2。对于反应①，当反应处于平衡状态时，其正反应速率等于逆反应速率，k1正c2(NO)=k1逆c(N2O2)，= c(N2O2)/ c2(NO)=K1，同理可推出K2=，故K=。因升高温度后反应①②均向左进行，但反应①速率很快而反应②速率慢，故平衡建立过程中c(N2O2)减小。

（4）a．反应过程中气体质量保持不变，容器容积不变，故密度是个定值，a错误；

b．由及m是定值而n不是定值知，当平均摩尔质量保持不变时，反应达到平衡，b正确；

c．由方程式构成知NO、NO2表示的正反应速率总是相等的，c错误；

d．生成1molNO2会消耗0.5molO2，由于相同时间内消耗与生成O2的量不同，故反应没有达到平衡，d错误。

答案应选b。