Question

【题目】氮的氧化物是造成大气污染的主要物质。研究氮氧化物的反应机理对于消除环境污染有重要意义。回答下列问题：

（1）NO2和N2O4以物质的量之比为1：1与O2和H2O恰好完全反应的化学方程式为_____。

（2）已知：2N2O5(g)2N2O4(g)＋O2(g) H=－4.4kJ/mol

N2O5(g)2NO2(g)＋O2(g) H =＋53.1 kJ/mol

则反应2NO2(g)N2O4(g)的H=___kJ/mol。

（3）利用现代手持技术传感器可以探究压强对2NO2(g)N2O4(g)化学平衡移动的影响。在恒定温度和标准压强(100kPa)条件下，往针筒中充入一定体积的NO2气体后密封并保持活塞位置不变。分别在t1、t2时刻迅速移动活塞后并保持活塞位置不变(不考虑温度的变化)。测定针筒内气体压强变化如图所示：

①B点时NO2的转化率为___；B点反应N2O42NO2(g)的平衡常数Kp为____(Kp为以分压表示的平衡常数，计算结果保留1位小数)。

②B、E两点对应的正反应速率大小为νB___νE(请填“＞”“＜”或“=”)。

③E、F、G、H四点时对应气体的平均相对分子质量最大的点为___。

（4）反应物NO2可由2NO(g)＋O2(g)2NO2生成，对该反应科学家提出如下反应历程：

第一步NO＋NON2O2 快速平衡

第二步N2O2＋O2→2NO2 慢反应

下列说法正确的是_____(填标号)。

A．若第一步放热，温度升高，总反应速率可能减小

B．N2O2为该反应的催化剂

C．第二步反应的活化能比第一步反应的活化能大

D．第二步中N2O2与O2的碰撞100%有效

Answer 1

【答案】4NO2＋4N2O4＋3O2＋6H2O＝12HNO3 -55.3 6% 3036.4 ＞ H AC

【解析】

（1）NO2和N2O4以物质的量之比为1：1与O2和H2O恰好完全反应，反应中氧气为氧化剂，化合价由０价变为-2价，氮元素化合价应升高被氧化，则为+5价，化合价升（1+1×2）×（5-4）=3，降为2×2＝4，最小公倍数为12，结合质量守恒可得化学方程式为4NO2＋4N2O4＋3O2＋6H2O＝12HNO3；

（2）已知：①2N2O5(g)2N2O4(g)＋O2(g) H1=－4.4kJ/mol

②N2O5(g)2NO2(g)＋O2(g) H2=＋53.1 kJ/mol

根据盖斯定律，由①×-②得反应2NO2(g)N2O4(g) H=－4.4kJ/mol×-53.1 kJ/mol=-55.3 kJ/mol；

（3）①根据阿伏加德罗定律，温度，体积不变时，压强之比等于物质的量之比，设起始时NO2的物质的量为n，反应的物质的量为2x，列出三段式：

2NO2(g)N2O4(g)

起始/mol n 0

反应/mol 2x x

平衡/mol n-2x x

气体物质的量之比等于压强之比，则=，x=，NO2的转化率为×100%=×100%=6%；n-2x=n-2×=，n-2x+x=，则B点反应N2O42NO2(g)的平衡常数Kp为=3036.4；

②压强影响气体的化学反应速率，压强增大，化学反应速率加快，B点的压强大于E点的压强，则νB＞νE；

③t2时刻移动了活塞，压强迅速增大，说明针筒内体积缩小，保持活塞位置不变后，平衡向着正向移动，混合气的物质的量逐渐减小，根据M=,可知，E、F、G、H四点时对应气体的平均相对分子质量最大的点为H；

（4）A．若第一步放热，温度升高，平衡逆向移动，使第二步N2O2的量减少，总反应速率可能减小，选项A正确；

B．N2O2为该反应的中间产物，不是催化剂，选项B错误；

C．降低活化能，可加快反应速率，则第二步的活化能比第一步的高,选项C正确;

D．第二步反应较慢，则有效碰撞的次数较少，可知N2O2与O2的碰撞不可能100%有效，选项D错误。

答案选AC。