Question

【题目】氮及其化合物对环境具有显著影响。

(1)已知汽车气缸中氮及其化合物发生如下反应：

△H=+180 kJ·mol-1

△H=+68 kJ·mol-1

则 △H=__________ kJ·mol-1

(2)对于反应的反应历程如下：

第一步：

第二步：

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：υ正=k1正·c2(NO)，υ逆=k1逆·c(N2O2)，k1正、k1逆为速率常数，仅受温度影响。下列叙述正确的是______(填标号)

A 整个反应的速率由第一步反应速率决定

B 同一温度下，平衡时第一步反应的k1正／k1逆越大，反应正向程度越大

C 第二步反应速率低，因而转化率也低

D 第二步反应的活化能比第一步反应的活化能高

(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： △H<0。某温度下，向10 L密闭容器中分别充入0．1 mol NO2和0．2 mol CO，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

在此温度下，反应的平衡常数Kp=___________kPa-1(K为以分压表示的平衡常数)；若降低温度，再次平衡后，与原平衡相比体系压强(P总)减小的原因是____________________。

(4)汽车排气管装有的三元催化装置，可以消除CO、NO等的污染，反应机理如下

I： NO+Pt(s)=NO(*) [Pt(s)表示催化剂，NO(*)表示吸附态NO，下同]

Ⅱ：CO+Pt(s)=CO(*)

III：NO(*)=N(*)+O(*)

IV：CO(*)+O(*)=CO2+2Pt(s)

V：N(*)+N(*)=N2+2 Pt(s)

VI：NO(*)+N(*)=N2O+2 Pt(s)

尾气中反应物及生成物浓度随温度的变化关系如图。

①330℃以下的低温区发生的主要反应的化学方程式是__________________________。

②反应V的活化能_____反应VI的活化能(填“<”、“>”或“=”)，理由是_________________。

Answer 1

【答案】-112 BD 0.04 降低温度，由于反应放热，所以平衡向正反应方向移动，容器中气体分子数减少，总压强也减小；若温度降低，体积不变，根据阿伏加德罗定律，总压强减小 CO+2NOCO2+N2O > 生成N2O的选择性高，说明反应VI的化学反应速率大，该反应的活化能就小

【解析】

（1）根据盖斯定律解答即可；（2）根据影响化学反应速率因素和化学平衡的条件进行判断反应的问题；（3）运用三段式和Kp的含义计算；（4）根据反应的机理和图像分析。

(1)已知汽车气缸中氮及其化合物发生如下反应：

① N2(g)+ O2(g)2NO(g) △H=+180 kJ·mol-1 ② N2(g)+ 2O2(g)2NO2(g) △H=+68 kJ·mol-1，运用盖斯定律将②-①得，2NO（g）+O2（g）=2NO2（g）H=+68 kJ·mol-1-180 kJ·mol-1=-112 kJ·mol-1；答案：-112。

(2) A项，对于反应2NO(g)+ O2(g) 2NO2(g)的反应历程如下：第一步：2NO(g) N2O2(g)（快速平衡）；第二步：N2O2(g)+ O2(g) 2NO2(g)（慢反应），决定总反应速率的是第二步，故A错误；B项，因为υ正=k1正·c2(NO)，υ逆=k1逆·c(N2O2)，同一温度下达到平衡时υ正=υ逆，即k1正／k1逆= c(N2O2)/ c2(NO)=反应的平衡常数，k1正／k1逆越大，反应正向程度越大，故B正确；C项，化学反应速率快慢，与转化率没有关系，故C错误；D项，化学反应的活化能越高，活化分子数目越越少，有效碰撞次数越少，化学反应速率越慢，所以第二步比第一步反应的活化能高，故D正确；答案：BD。

（3）向10L密闭容器中分別充入0．1 mol NO2和0．2 mol CO，反应10min达到平衡，体系内圧強由75kPa减少到68.75kPa，则反应该中转化N2的浓度为xmol/L

2NO2(g)+ 4CO(g) 4CO2(g) + N2(g)

幵始(mo/L) 0.01 0.02 0 O

变化(mo/L) 2x 4x 4x x
平衡(mol/L)0.01-2x 0.02-4x 4x x
根据压强比就等于物质的量之比：75kPa/68.75kPa=（0.01+0.02）/(0.01-2x+0.02-4x+4x+x)，解得x=0.0025；Kp=[(68.750.01/0.0275)468.75×0.0025/0.0275]/[(68.75×0.005/0.0275)2×(68.75×0.01/0.0275)4]=0.04；因为该反应为放热反应，所以降低温度平衡正向移动，气体的总物质的量减小，压强减小；若温度降低，体积不变，根据阿伏加德罗定律，总压强减小。答案：0.04；降低温度，由于反应放热，所以平衡向正反应方向移动，容器中气体分子数减少，总压强也减小；若温度降低，体积不变，根据阿伏加德罗定律，总压强减小。

（4）①由图可知330℃以下的低温区中CO2、N2O含量较高，故发生的主要反应的化学方程式是CO+2NOCO2+N2O；答案：CO+2NOCO2+N2O。

②低温区N2O选择性高于N2 ，由此可推断出: V反应的活化能 > VI反应的活化能，理由是反应的活化能小，化学反应速率大，选择性高；答案：> ；生成N2O的选择性高，说明反应VI的化学反应速率大，该反应的活化能就小。