Question

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）已知2NO₂(g)=N₂O₄(g) △H=－55.3kJ/mol；N₂O₅(g)=2NO₂ (g)+O₂(g) △H=+53.1 kJ/mol；写出N₂O₅分解生成N₂O₄与O₂的热化学方程式________________

（2）一定温度下2N₂O₅(g)=4NO₂(g)+O₂(g)，在恒容密闭容器中充入一定量N₂O₅进行该反应，能判断反应已达到化学平衡状态的是______（填字母序号）。

a．NO₂和O₂的浓度比保持不变       b．容器中压强不再变化

c．2v_正（NO₂）=v_逆（N₂O₅）         d．气体密度不变

（3）以乙烯(C₂H₄)作为还原剂脱硝(NO)，脱硝机理如图1。若反应中n(NO)︰n(O₂)=2︰1，则总反应的化学方程式为_____；脱硝率与温度、负载率(分子筛中催化剂的质量分数)的关系如图2，为达到最佳脱硝效果，应采用的条件是负载率____温度____。

（4）T温度时在容积为2L的恒容密闭容器中发生反应：2NO(g)+O₂(g)2NO₂(g)  △H<0。实验测得：v_正=v(NO)_消耗=2v(O₂)_消耗=k_正c²(NO)·c(O₂)，v_逆=(NO₂)_消耗=k_逆c²(NO₂)，k_正、k_逆为速率常数只受温度影响。不同时刻测得容器中n(NO)、n(O₂)如表：

①从0～2s内该反应的平均速率v(NO)=________。

②T₁温度时化学平衡常数K=_________ (结果保留3位有效数字)。

③若将容器的温度改变为T₂时其k_正=k_逆，则T₂_______T₁(填“>”、“<”或“=")

④已知2NO(g)+O₂(g)2NO₂的反应历程为：

第一步NO+NON₂O₂ 快速平衡       第二步N₂O₂+O₂→2NO₂   慢反应

下列叙述正确的是________(填标号)。

A．v(第一步的正反应)<v(第二步的反应)      B．总反应快慢由第二步决定

C．第二步的活化能比第一步的高            D．第二步中N₂O₂与O₂的碰撞100%有效

Answer

2N2O5(g)=2N2O4(g)+O2(g) △H=-4.4kJ/mol b 6NO+3O2+2C2H43N2+4CO2+4H2O 3.0% 350℃左右 0.03 mol/(L·s) 363 > BC

【解析】

（1）已知①2NO2(g)=N2O4(g) △H=－55.3kJ/mol，②N2O5(g)=2NO2(g)+1/2O2(g) △H=+53.1kJ/mol，由盖斯定律，将①+②得N2O5(g)=N2O4(g)+1/2O2(g) △H=－55.3kJ/mol+(+53.1kJ/mol)=-2.2kJ/mol即2N2O5(g)=2N2O4(g)+O2(g) △H=-4.4kJ/mol，故答案为：2N2O5(g)=2N2O4(g)+O2(g) △H=-4.4kJ/mol。

（2）a. NO2和O2的浓度比保持不变，不能说明达到化学平衡状态，故a错误；

b.容器中压强不再变化，反应乙达到化学平衡状态，故b正确；

c.v正（NO2）=2v逆（N2O5）才表明达到化学平衡状态，故c错误；

d.气体的质量和体积不变，气体的密度始终保持不变，故d错误。

故答案为：b。

（3）根据图1可知，以乙烯作为还原剂脱硝（NO），使其转化为无毒的氮气，乙烯被氧化为二氧化碳，若反应中n(NO)︰n(O2)=2︰1，则总反应的化学方程式为：6NO+3O2+2C2H43N2+4CO2+4H2O，由图2可知，b曲线的最高点处，脱硝率高，负载率低，温度温度适宜，适宜适合条件为350℃、负载率3%，故答案为：6NO+3O2+2C2H43N2+4CO2+4H2O；350℃、负载率3%。

（4）①0～2s内该反应的平均速率v(NO)==0.03 mol/(L·s)，故答案为：0.03 mol/(L·s)。

② 2NO(g)+O2(g)2NO2

n(始)/mol 0.20 0.10 0

△n(始)/mol 0.14 0.07 0.14

n(平)/mol 0.06 0.03 0.14

所以根据化学平衡常数的定义可得K==363L/mol，故答案为：363。

③若将容器的温度改变为T2时其k正=k逆，则由于=1＜363，说明平衡逆向移动，根据温度对化学平衡移动的影响，升高温度，化学平衡向吸热的逆反应方向移动，所以T2＞T1，故答案为：＞。

④A.由于第一步反应为快反应，第二步反应为慢反应，所以反应速率：v(第一步的正反应)＞v(第二步的反应)，故A错误；

B.当化学反应分多步进行时，总反应快慢由反应慢的化学反应决定，对该反应来说由第二步决定，故B正确；

C.反应快说明反应的活化能低，需要较少的能量反应就可以发生，反应慢说明反应的活化能高，发生反应需要较高的能量，所以第二步的活化能比第一步的高，故C正确；

D.即便是反应慢的化学反应，反应物分子之间的碰撞也不都是有效碰撞，所以第二步中N2O2与O2的碰撞不可能100%有效，故D错误。

故答案为：BC。