Question

【題目】氮的氧化物是造成大氣污染的主要物質。研究氮氧化物的反應機理對于消除環境污染有重要意義。NO在空氣中存在如下反應：2NO(g)+ O2(g)2NO2(g) △H，上述反應分兩步完成，如圖所示。

回答下列問題：

（1）寫出反應①的熱化學方程式(△H用含物理量E的等式表示)：___________。

（2）反應①和反應②中，一個是快反應，會快速建立平衡狀態，而另一個是慢反應。決定2NO(g)+O2(g)2NO2(g)反應速率的是____(填“反應①”或“反應②”)；對該反應體系升高溫度，發現總反應速率變慢，其原因可能是_________(反應未使用催化劑)。

（3）T1溫度時在容積為2L的恒容密閉容器中只充入1.00molNO2氣體發生反應：2NO(g)+O2(g)2NO2(g)。實驗測得：v正=k正c2(NO)·c(O2)，v逆=k逆c2(NO2)，k正、k逆為速率常數只受溫度影響。不同時刻測得容器中n(NO2)如表：

時間/s	0	1	2	3	4	5
n(NO2)/mol	1.00	0.80	0.65	0.55	0.50	0.50

①從0～2s該反應的平均速率v(NO2)=___________mol/(L·s)。

②T1溫度時化學平衡常數K=___________mol－1·L。

③化學平衡常數K與速率常數、的數學關系是K=___________。若將容器的溫度改變為T2時其=，則T1__________T2 (填“＞”、“＜”或“=”)。

(4)水能部分吸收NO、NO2混合氣體得到HNO2溶液。向20 mL 0.10 mol/LHNO2溶液中逐滴加入0.10 mol·L-1 NaOH溶液，所得pH曲線如圖所示。則A點對應的溶液中 =_______。

Answer 1

【答案】2NO(g) N2O2(g) △H = -(E3-E4) kJ/ mol 反應② 決定總反應速率的是反應②，溫度升高后反應①平衡逆向移動，造成N2O2濃度減小，溫度升高對反應②的影響弱于N2O2濃度減小的影響，N2O2濃度減小導致反應②速率變慢 0.0875 8 ＜ 10-3.70

【解析】

(1)根據圖像分析反應①為2NO(g)N2O2(g)的焓變，寫出熱化學方程式；

(2)根據圖像可知，反應①的活化能＜反應②的活化能，反應①為快反應，反應②為慢反應，決定該反應速率的是慢反應；決定正反應速率的是反應②，結合升高溫度對反應①和②的影響分析可能的原因；

(3)①根據v=結合表格數據計算；②根據表格數據，計算出平衡時的c(NO2)、c(NO)和c(O2)結合K=計算；③平衡時v正=v逆，結合速率方程和化學平衡常數表達式分析計算；根據圖像，該反應是放熱反應，若將容器的溫度改變為T2時其=，則K=1＜8，說明平衡逆向移動，結合溫度對平衡的影響分析判斷；

(4)根據圖象可知，0.10molL-1HNO2溶液的pH=2.15，據此可計算出HNO2的電離平衡常數Ka，A點溶液為中性，則c(H+)=c(OH-)=1×10-7mol/L，溶液中電荷守恒為c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(NO2-)，則A點溶液中c(Na+)=c(NO2-)，A點對應的溶液中==，據此計算。

(1)根據圖像可知，反應①的化學方程式為：2NO(g)N2O2(g)△H=(E4-E3)kJ/mol=-(E3-E4) kJ/ mol，故答案為：2NO(g)N2O2(g)△H=-(E3-E4) kJ/ mol；

(2)根據圖像可知，反應①的活化能＜反應②的活化能，反應①為快反應，反應②為慢反應，決定2NO(g)+O2(g)2NO2(g)反應速率的是慢反應②；對該反應體系升高溫度，發現總反應速率變慢，可能的原因是：決定總反應速率的是反應②，升高溫度后反應①平衡逆向移動，造成N2O2濃度減小，溫度升高對反應②的影響弱于N2O2濃度減小的影響，N2O2濃度減小導致反應②速率變慢，故答案為：反應②；決定總反應速率的是反應②，升高溫度后反應①平衡逆向移動，造成N2O2濃度減小，溫度升高對反應②的影響弱于N2O2濃度減小的影響，N2O2濃度減小導致反應②速率變慢；

(3)①從0～2s該反應的平均速率v(NO2)== 0.0875mol/(L·s)，故答案為：0.0875；

②根據表格數據，平衡時，c(NO2)==0.25mol/L，反應的二氧化氮濃度c(NO2) =0.25mol/L，根據2NO(g)+O2(g)2NO2(g)，平衡時c(NO)= 0.25mol/L，c(O2) =0.125mol/L，則T1溫度時化學平衡常數K===8mol－1·L，故答案為：8；

③平衡時v正=v逆，即k正c2(NO)·c(O2)=k逆c2(NO2)，化學平衡常數K==；若將容器的溫度改變為T2時其=，K=1＜8，說明平衡逆向移動，因為該反應是放熱反應，說明T1＜T2 ，故答案為：；＜；

(4)根據圖象可知，0.10molL-1HNO2溶液的pH=2.15，則HNO2的電離平衡常數Ka=，A點溶液為中性，則c(H+)=c(OH-)=1×10-7mol/L，溶液中電荷守恒為c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(NO2-)，則A點溶液中c(Na+)=c(NO2-)，A點對應的溶液中====103.70，則=10-3.70，故答案為：10-3.70。