Question

汽车发动机工作时会产生包括CO、NOx等多种污染气体，如何处理这些气体，对保护大气环境意义重大，回答下列问题:

（1）已知：2NO₂(g) 2NO(g)＋O₂(g)　ΔH₁＝＋115.2 kJ·mol^－1；

2O₃(g) 3O₂(g)　ΔH₂＝－286.6 kJ·mol^－1。

写出臭氧与NO作用产生NO₂和O₂的热化学方程式：___________。恒容密闭体系中NO氧化率随值的变化以及随温度的变化曲线如图所示。NO氧化率随值增大而增大的主要原因是________________________。

（2）实验测得反应2NO(g)+O₂(g) 2NO₂(g)   △H<0的即时反应速率满足以下关系式：v_正=k_正·c²(NO)·c(O₂)；v_逆=k_逆·c²(NO₂)，k_正、k_逆为速率常数，受温度影响

①温度为T₁时，在1L的恒容密闭容器中，投入0.6 molNO和0.3 molO₂达到平衡时O₂为0.2 mol；温度为T₂时，该反应存在k_正=k_逆，则T₁_______ T₂ (填“大于”、“小于”或“等于”)。

②研究发现该反应按如下步骤进行：

第一步：NO+NO N₂O₂    快速平衡    第二步：N₂O₂ +O₂2NO₂ 慢反应

其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡，第一步反应中：v_1正=k_1正×c²(NO)；v_1逆=k_1逆×c(N₂O₂)

下列叙述正确的是______

A.同一温度下，平衡时第一步反应的越大反应正向程度越大

B.第二步反应速率低，因而转化率也低

C.第二步的活化能比第一步的活化能低  

D.整个反应的速率由第二步反应速率决定

（3）科学家研究出了一种高效催化剂，可以将CO和NO₂两者转化为无污染气体，反应方程式为：2NO₂(g)+4CO(g) 4CO₂(g)+N₂(g)  △H<0

某温度下，向10L密闭容器中分别充入0.1molNO₂和0.2 molCO，发生上述反应，随着反应的进行，容器内的压强变化如下表所示：

时间/min	0	2	4	6	8	10	12
压强/kPa	75	73.4	71.95	70.7	69.7	68.75	68.75

回答下列问题：

①在此温度下，反应的平衡常数Kp=_________kPa^-1(Kp为以分压表示的平衡常数，计算结果精确到小数点后2位)；若保持温度不变，再将CO、CO₂气体浓度分别增加一倍，则平衡_____(填“右移”或“左移”或“不移动”)；

②若将温度降低，再次平衡后，与原平衡相比体系压强(p总)如何变化？_______(填“增大”、“减小”或“不变”)，原因是_____________________。

Answer

NO(g)＋O3(g)NO2(g)＋O2(g) ΔH＝－200.9 kJ·mol－1 值增大，O3浓度增加，有利于平衡NO(g)＋O3(g)NO2(g)＋O2(g)正向移动，NO氧化率增大 小于 AD 0.04 不移动 减小 若温度降低，体积不变，根据阿伏加德罗定律，总压强减小；同时，降低温度，由于反应放热，所以平衡朝正方向移动，容器内分子数减少，总压强也减小

【解析】

(1)根据盖斯定律书写臭氧与NO作用产生NO2和O2的热化学方程式；O3浓度增加，有利于平衡NO(g)＋O3(g)NO2(g)＋O2(g)正向移动；

(2) 2NO(g)+O2(g)2NO2(g)；v正=k正·c2(NO)·c(O2)；v逆=k逆·c2(NO2)，达到平衡时k正·c2(NO)·c(O2)= k逆·c2(NO2)，；

(3)根据气体物质的量比等于压强比， ，x=0.275mol，即反应平衡时，气体总物质的量是0.275mol。

(1)①2NO2(g)2NO(g)＋O2(g) ΔH1＝＋115.2 kJ·mol－1；

②2O3(g)3O2(g) ΔH2＝－286.6 kJ·mol－1。

根据盖斯定律，②×－①×得，NO(g)＋O3(g)NO2(g)＋O2(g) ΔH＝－200.9 kJ·mol－1；值增大，O3浓度增加，有利于平衡NO(g)＋O3(g)NO2(g)＋O2(g)正向移动，NO氧化率增大；

(2)①温度为T1时，在1L的恒容密闭容器中，投入0.6 molNO和0.3 molO2达到平衡时O2为0.2 mol；

温度为T1时，K=，温度为T2时，该反应存在k正=k逆，即K=1，2NO(g)+O2(g)2NO2(g)正反应放热，所以T1小于T2；

②A．，同一温度下，平衡时第一步反应的越大，说明平衡常数越大，反应正向程度越大，故A正确；

B．转化率与平衡移动有关，与反应速率无关，故B错误；

C．活化能越小，反应速率越快，第二步的活化能比第一步的活化能高，故C错误；

D．总反应速率由慢反应决定，第二步反应速率慢，所以整个反应的速率由第二步反应速率决定，故D正确；

(3) ①

x=0.025mol；

在此温度下，反应的平衡常数Kp=0.04kPa-1；若保持温度不变，再将CO、CO2气体浓度分别增加一倍，浓度熵Q=k，则平衡不移动；

②若温度降低，体积不变，根据阿伏加德罗定律，总压强减小；同时，降低温度，由于反应放热，所以平衡朝正方向移动，容器内分子数减少，总压强也减小，所以若将温度降低，再次平衡后，与原平衡相比体系压强(p总)减小。