Question

【题目】化学反应中的物质变化、能量变化、速率变化及反应的限度均是化学工作者研究的内容。

（1）对于基元反应（即反应物一步转化为生成物的反应）mA+nBpC+qQ来说，其反应速率v=k正cm（A）cn（B）（可逆反应也存在类似的表达式），k为只与温度有关的速率常数；对于非基元反应（即不是一步完成的反应），则速率公式中的m、n就不一定均等于A、B的化学计量数，若某一物质对反应速率无影响，则其不会出现在上述公式中。

某科研小组测量反应“H2O2+2I+2H+I2+H2O”的部分实验数据如下表所示

c（H2O2）/（mol·L1）	c（I）/（mol·L1）	c（H+）/（mol·L1）	I2的生成速率（mol·L1·s1）
0.010	0.010	0.010	1.75106
0.030	0.010	0.10	5.25106
0.030	0.020	0.10	1.05105
0.030	0.020	0.20	1.05105

该反应的反应速率与浓度关系表达式为_________________，速率常数k=____________，该反应_______（填“是”或“不是”）基元反应。

（2）氮的氧化物是造成大气污染的主要成分之一，有多种方法消除氮氧化物的污染。下列 反应是消除污染的方法之一。

反应Ⅰ：2CO（g）+2NO（g）N2（g）+2CO2（g） ΔH =746 kJ·mol1

反应Ⅱ：CO（g）+NO2（g）CO2（g）+ NO（g） ΔH=227 kJ·mol1

①写出CO将NO2还原为单质的热化学方程式 。

②已知C≡O的键能为1076 kJ·mol1、C＝O的键能为745 kJ·mol1，则使1 mol NO2（g）、1 mol NO（g）分解成相应的原子所需要的能量之差是___________。

（3）向某密闭容器中通入等物质的量的CO、NO，在一定条件下发生如下反应：2CO（g）+2NO（g）N2（g）+2CO2（g） ΔH =746 kJ·mol1。测得反应在不同温度、压强条件下，平衡混合物中CO2的体积分数如图1所示。又知该反应的逆反应速率公式为v逆=

k逆c2（CO2）·c（N2），实验测得平衡时v逆与c（N2）的关系如图2所示。

①图Ⅰ中，A、B两点对应的平衡常数K（A）_________K（B）（填“＞”、“<”或“=”，下同），p1_______p2，C点所对应的反应中N2的产率是_______________。

②图Ⅱ中，当x点升高到某一温度时，反应重新达到平衡，则变为相应的点为__________。

Answer 1

【答案】（1）v=k正c（H2O2）c（I）（2分） 1.75102（1分） 不是（1分）

（2） 4CO（g）+2NO2（g）N2（g）+4CO2（g） ΔH =1200 kJ·mol1（2分） 187 kJ （2分）

（3）＞（1分） ＞（1分） 80%（2分） d（2分）

【解析】 （1）由表中数据知其它成分浓度不变时，生成I2的速率与c（H2O2）、c（H+）大小均成正 比但 与c（H+）大小无关，故有v=k正c（H2O2）c（I），将有关数据代入表达式中可得k=1.75102；对于该反应，速率公式中的m、n不等于对应的化学计量数，即不是基元反应，故该反应不是一步完成的。

（2）用Ⅰ式+2II式即可得到4CO（g）+2NO2（g）N2（g）+4CO2（g） ΔH = 1200 kJ·mol1；由反 应Ⅱ可得：E（NO2）+E（C≡O）E（NO）2E（C=O）=227 kJ，代入键能数据可求出NO2、NO的键能 差为：E（NO2） E（NO）=187 kJ。

（3）①该反应是放热反应，温度越高，化学平衡常数K越小；由图像知B点温度高，故K（A）＞K（B）。又温度一定时，压强越大，越有利于平衡向右进行，CO的体积分数越大，故p1＞p2。

2CO（g）+ 2NO（g）N2（g）+ 2CO2（g）

开始时物质的量（mol） 1 1 0 0

变化的物质的量（mol） x x 0.5x x

平衡时物质的量（mol） 1x 1x 0.5x x

x/（20.5x）=50%，x=0.8，CO2 的理论产量是0.5 mol，故产率为80%。

②温度升高平衡向左移动，导致c（N2）减小，但升高温度后反应速率加快，故对应状态为d。