Question

运用化学反应原理研究碳、氮的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。

(1)反应：N₂(g)+O₂(g)2NO(g)    △H₁=+180.5kJ·mol^－1

2NO(g)+2CO(g)N₂(g)+2CO₂(g)     △H₂。

已知CO的燃烧热为283.0 kJ·mol^－1，则△H=_______________。

(2)升高温度绝大多数的化学反应速率增大，但是2NO(g)+O₂(g)2NO₂(g)的速率却随着温度的升高而减小。某化学小组为研究该特殊现象的实质原因，查阅资料知2NO(g)+O₂(g) 2NO₂(g)的反应历程分两步：

Ⅰ.2NO(g) N₂O₂(g)(快)；v_1正=k_1正·c²(NO)；  v_1逆=k_1逆·c(N₂O₂)  △H₁＜0

Ⅱ.N₂O₂(g)+O₂(g)=2NO₂(g)(慢)；v_2正=k_2正·c(N₂O₂)c(O₂)；v_2逆=k_2逆·c²(NO₂)  △H₂＜0

请回答下列问题：

①一定温度下，反应2NO(g)+O₂(g)2NO₂(g)达到平衡状态，请写出用k_1正、k_1逆、k_2正、k_2逆表示的平衡常数表达式K=_________。

②决定2NO(g)+O₂(g)2NO₂(g)速率的是反应_________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)，反应Ⅰ的活化能E₁与反应Ⅱ的活化能E₂的大小关系为E₁______E₂(填“＞”、“＜”或“=”)。根据速率方程分析，升高温度该反应速率减小的原因是__________。

A.k_2正增大，c(N₂O₂)增大                B.k_2正减小，c(N₂O₂)减小

C.k_2正增大，c(N₂O₂)减小                D.k_2正减小，c(N₂O₂)增大

(3)在一定温度下向容积为2L的密闭容器中加入0.5molNO、0.5molCO，此时容器总压为P₀kPa，发生反应2NO(g)+2CO(g)N₂(g)+2CO₂(g)，4min时达平衡，此时测得氮气的物质的量为0.2mol，则0－4min内用CO₂表示的平均速率为_______mol·L^-1·min^-1，用平衡分压表示的平衡常数K_P=__________(用含有P₀的代数式表示)。达平衡后，若改变下列条件，既能加快反应速率又能提高NO的转化率的是____________

A.增大压强    B.降低温度    C.再加入0.5molNO、0.5molCO    D.分离出部分N₂

Answer

-746.5kJ·mol-1 Ⅱ ＜ C 0.05 AC

【解析】

根据盖斯定律进行计算；根据化学平衡状态和平衡常数的表达式进行解答；运用三段式，根据阿伏伽德罗定律，利用分压计算化学反应速率，根据影响化学反应速率和平衡移动的因素进行判断。

(1)根据反应：①N2(g)+O2(g)2NO(g) △H1=+180.5kJ·mol-1，②2CO(g) +O2(g)2CO2(g)△H2=-283.0 kJ·mol-12=-566.0 kJ·mol-1，②-①得2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)，由盖斯定律，△H=-566.0 kJ·mol-1-180.5kJ·mol-1=-746.5kJ·mol-1，故答案：-746.5kJ·mol-1；

(2)①2NO(g)= N2O2(g) (快)；②N2O2(g)+O2(g)=2NO2(g)(慢)；而目标反应2NO(g) + O2(g)= 2NO2(g)的△H=①+②=△H1+△H2，由反应达平衡状态，所以v1正=v1逆、v2正=v2逆，所以v1正v2正=v1逆v2逆，即k1正·c2(NO)k2正·c(N2O2)c(O2)=k1逆·c(N2O2)k2逆k2逆·c2(NO2)，K==，故答案：；

②由已知2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的反应历程分两步：Ⅰ.2NO(g) N2O2(g)(快)；Ⅱ.N2O2(g)+O2(g)=2NO2(g)(慢)，所以决定2NO(g)+O2(g)2NO2(g)速率的是反应Ⅱ；因为决定2NO(g)+O2(g)= 2NO2(g)速率的是反应Ⅱ，所以反应Ⅰ的活化能E1远小于反应Ⅱ的活化能E2；决定反应速率的是反应Ⅱ，而温度越高k2正增大，反应速率加快，二氧化二氮的浓度减少，故C符合题意；故答案为：Ⅱ；＜；C；

(3)根据题干信息建立平衡三段式有：

v(CO2)==0.05 mol/(L·min)；因为一定温度下向容积为2L的密闭容器中加入0.5molNO、0.5molCO，此时容器总压为P0kPa，根据阿伏伽德罗定律，Kp=；故答案：0.05；；

根据反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)可知：

A．增大压强化学反应速率加快，平衡正向移动，提高NO的转化率，故A符合题意；

B．降低温度化学反应速率减慢，不符合题意，故B错误；

C．再加入0.5molNO、0.5molCO导致容器压强增大，化学反应速率加快，平衡正向移动，提高NO的转化率，故C符合题意；

D．分离出部分N2化学反应速率减慢，不符合题意，故D错误；

故答案选AC。