Question

【題目】霧霾天氣嚴重影響人們的生活和健康。因此采取改善能源結(jié)構(gòu)、機動車限號等措施來減少PM2.5、SO2、NOx等污染。請回答下列問題:

Ⅰ. 臭氧是理想的煙氣脫硝劑，其脫硝的反應(yīng)之一為：2NO2(g)+O3(g)N2O5(g)+O2(g)，不同溫度下，在兩個恒容容器中發(fā)生該反應(yīng)，相關(guān)信息如下表及圖所示，回答下列問題：

容器	甲	乙
容積/L	1	1
溫度/K	T1	T2
起始充入量	1molO3和2molNO2	1molO3和2molNO2

①0~15min內(nèi)乙容器中反應(yīng)的平均速率：v(NO2) =____(計算結(jié)果保留兩位小數(shù))。

②該反應(yīng)的正反應(yīng)為____(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)。

③T1時平衡后，向恒容容器中再充入1molO3和2molNO2，再次平衡后，NO2的百分含量將____(填“增大”“減小”或“不變”)。

④反應(yīng)體系在溫度為T1時的平衡常數(shù)為____。

⑤在恒溫恒容條件下，下列條件不能證明該反應(yīng)已經(jīng)達到平衡的是____。

a．容器內(nèi)混合氣體壓強不再改變

b．消耗2n molNO2的同時，消耗了n molO3

c．混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變

d．混合氣體密度不再改變

II. 某化學(xué)小組查閱資料后得知：2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g) 的反應(yīng)歷程分兩步：

①2NO(g)＝N2O2(g) (快)　 v1正＝k1正·c2(NO)，v1逆＝k1逆·c(N2O2)　

②N2O2(g)＋O2(g)＝2NO2(g) (慢) v2正＝k2正·c(N2O2)·c(O2)，v2逆＝k2逆·c2(NO2)　

請回答下列問題：

（1）已知決定2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)反應(yīng)速率的是反應(yīng)②，則反應(yīng)①的活化能E1與反應(yīng)②的活化能E2的大小關(guān)系為E1____E2(填“＞”“＜”或“＝”)。

（2）一定溫度下，反應(yīng)2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)達到平衡狀態(tài)，寫出用k1正、k1逆、k2正、k2逆表示平衡常數(shù)的表達式K＝____。

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【答案】0.05mol/(Lmin) 放熱 減小 0.5 bd ＜

【解析】

Ⅰ①由圖像可知，0~15min內(nèi)乙容器中N2O5的濃度變化量0.4mol/L，根據(jù)濃度的變化量之比等于化學(xué)計量數(shù)之比可得出NO2的濃度變化量0.8mol/L，平均速率：v(NO2) == mol/(Lmin)=0.05mol/(Lmin)

故答案為：0.05mol/(Lmin)；

②甲乙兩條曲線，起始量相同，分別代表了不同溫度下的化學(xué)反應(yīng)，乙曲線達到平衡的時間短，是溫度高的曲線，T2＞T1，乙曲線達到平衡時的N2O5的濃度小，從甲到乙，可以看成溫度升高，N2O5的濃度減小，即平衡逆向移動，逆反應(yīng)是吸熱的，則正反應(yīng)是放熱的。

故答案為：放熱；

③T1時平衡后，向恒容容器中再充入1molO3和2molNO2，相當(dāng)于加壓，增大壓強，平衡正向移動，再次平衡后，NO2的百分含量將減小，

故答案為：減小；

④根據(jù) 2NO2(g)+O3(g)N2O5(g)+O2(g)，根據(jù)三段式

始mol/L 2 1 0 0

變mol/L 1 0.5 0.5 0.5

平mol/L 1 0.5 0.5 0.5

K===0.5

故答案為：0.5；

⑤在恒溫恒容條件下， a．容器內(nèi)混合氣體壓強不再改變，反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量變化，容器內(nèi)混合氣體壓強不再改變，說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故a正確

b．消耗2nmolNO2的同時，消耗了nmolO3，只能說明反應(yīng)正向進行，不能證明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故b錯誤；

c．反應(yīng)前后氣體質(zhì)量不變，氣體物質(zhì)的量變化，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變，能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故c正確；

d．反應(yīng)前后氣體質(zhì)量和體積不變，混合氣體密度始終不改變，不能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故d錯誤；

故答案選bd；

II.（1）決定2NO(g)+O2(g)2NO2(g)速率的是反應(yīng)②，則反應(yīng)②就是速控步驟，整個反應(yīng)化學(xué)速率取決于速控步驟的反應(yīng)，活化能越高，反應(yīng)速率越慢，速控步驟是慢反應(yīng)，因此化學(xué)反應(yīng)速率①>②，可見②的活化能更高，因此反應(yīng)①的活化能E1與反應(yīng)②的活化能E2的大小關(guān)系為E1<E2，

故答案為：<；

（2）一定溫度下，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，平衡時v（正）=v（逆），根據(jù)多重平衡規(guī)則，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)為K=K1K2，根據(jù)速率方程式，K1=，K2=，則K=，

故答案為：。

Answer 1

【答案】0.05mol/(Lmin) 放熱 減小 0.5 bd ＜

【解析】

Ⅰ①由圖像可知，0~15min內(nèi)乙容器中N2O5的濃度變化量0.4mol/L，根據(jù)濃度的變化量之比等于化學(xué)計量數(shù)之比可得出NO2的濃度變化量0.8mol/L，平均速率：v(NO2) == mol/(Lmin)=0.05mol/(Lmin)

故答案為：0.05mol/(Lmin)；

②甲乙兩條曲線，起始量相同，分別代表了不同溫度下的化學(xué)反應(yīng)，乙曲線達到平衡的時間短，是溫度高的曲線，T2＞T1，乙曲線達到平衡時的N2O5的濃度小，從甲到乙，可以看成溫度升高，N2O5的濃度減小，即平衡逆向移動，逆反應(yīng)是吸熱的，則正反應(yīng)是放熱的。

故答案為：放熱；

③T1時平衡后，向恒容容器中再充入1molO3和2molNO2，相當(dāng)于加壓，增大壓強，平衡正向移動，再次平衡后，NO2的百分含量將減小，

故答案為：減小；

④根據(jù) 2NO2(g)+O3(g)N2O5(g)+O2(g)，根據(jù)三段式

始mol/L 2 1 0 0

變mol/L 1 0.5 0.5 0.5

平mol/L 1 0.5 0.5 0.5

K===0.5

故答案為：0.5；

⑤在恒溫恒容條件下， a．容器內(nèi)混合氣體壓強不再改變，反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量變化，容器內(nèi)混合氣體壓強不再改變，說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故a正確

b．消耗2nmolNO2的同時，消耗了nmolO3，只能說明反應(yīng)正向進行，不能證明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故b錯誤；

c．反應(yīng)前后氣體質(zhì)量不變，氣體物質(zhì)的量變化，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變，能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故c正確；

d．反應(yīng)前后氣體質(zhì)量和體積不變，混合氣體密度始終不改變，不能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故d錯誤；

故答案選bd；

II.（1）決定2NO(g)+O2(g)2NO2(g)速率的是反應(yīng)②，則反應(yīng)②就是速控步驟，整個反應(yīng)化學(xué)速率取決于速控步驟的反應(yīng)，活化能越高，反應(yīng)速率越慢，速控步驟是慢反應(yīng)，因此化學(xué)反應(yīng)速率①>②，可見②的活化能更高，因此反應(yīng)①的活化能E1與反應(yīng)②的活化能E2的大小關(guān)系為E1<E2，

故答案為：<；

（2）一定溫度下，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，平衡時v（正）=v（逆），根據(jù)多重平衡規(guī)則，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)為K=K1K2，根據(jù)速率方程式，K1=，K2=，則K=，

故答案為：。