Question

【题目】雾霾天气严重影响人们的生活和健康。因此采取改善能源结构、机动车限号等措施来减少PM2.5、SO2、NOx等污染。请回答下列问题:

Ⅰ. 臭氧是理想的烟气脱硝剂，其脱硝的反应之一为：2NO2(g)+O3(g)N2O5(g)+O2(g)，不同温度下，在两个恒容容器中发生该反应，相关信息如下表及图所示，回答下列问题：

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

①0~15min内乙容器中反应的平均速率：v(NO2) =____(计算结果保留两位小数)。

②该反应的正反应为____(填“吸热”或“放热”)反应。

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

④反应体系在温度为T1时的平衡常数为____。

⑤在恒温恒容条件下，下列条件不能证明该反应已经达到平衡的是____。

a．容器内混合气体压强不再改变

b．消耗2n molNO2的同时，消耗了n molO3

c．混合气体的平均相对分子质量不再改变

d．混合气体密度不再改变

II. 某化学小组查阅资料后得知：2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g) 的反应历程分两步：

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)　

请回答下列问题：

（1）已知决定2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)反应速率的是反应②，则反应①的活化能E1与反应②的活化能E2的大小关系为E1____E2(填“＞”“＜”或“＝”)。

（2）一定温度下，反应2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)达到平衡状态，写出用k1正、k1逆、k2正、k2逆表示平衡常数的表达式K＝____。

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参考答案：

【答案】0.05mol/(Lmin) 放热 减小 0.5 bd ＜

【解析】

Ⅰ①由图像可知，0~15min内乙容器中N2O5的浓度变化量0.4mol/L，根据浓度的变化量之比等于化学计量数之比可得出NO2的浓度变化量0.8mol/L，平均速率：v(NO2) == mol/(Lmin)=0.05mol/(Lmin)

故答案为：0.05mol/(Lmin)；

②甲乙两条曲线，起始量相同，分别代表了不同温度下的化学反应，乙曲线达到平衡的时间短，是温度高的曲线，T2＞T1，乙曲线达到平衡时的N2O5的浓度小，从甲到乙，可以看成温度升高，N2O5的浓度减小，即平衡逆向移动，逆反应是吸热的，则正反应是放热的。

故答案为：放热；

③T1时平衡后，向恒容容器中再充入1molO3和2molNO2，相当于加压，增大压强，平衡正向移动，再次平衡后，NO2的百分含量将减小，

故答案为：减小；

④根据 2NO2(g)+O3(g)N2O5(g)+O2(g)，根据三段式

始mol/L 2 1 0 0

变mol/L 1 0.5 0.5 0.5

平mol/L 1 0.5 0.5 0.5

K===0.5

故答案为：0.5；

⑤在恒温恒容条件下， a．容器内混合气体压强不再改变，反应前后气体物质的量变化，容器内混合气体压强不再改变，说明反应达到平衡状态，故a正确

b．消耗2nmolNO2的同时，消耗了nmolO3，只能说明反应正向进行，不能证明反应达到平衡状态，故b错误；

c．反应前后气体质量不变，气体物质的量变化，混合气体的平均相对分子质量不再改变，能说明反应达到平衡状态，故c正确；

d．反应前后气体质量和体积不变，混合气体密度始终不改变，不能说明反应达到平衡状态，故d错误；

故答案选bd；

II.（1）决定2NO(g)+O2(g)2NO2(g)速率的是反应②，则反应②就是速控步骤，整个反应化学速率取决于速控步骤的反应，活化能越高，反应速率越慢，速控步骤是慢反应，因此化学反应速率①>②，可见②的活化能更高，因此反应①的活化能E1与反应②的活化能E2的大小关系为E1<E2，

故答案为：<；

（2）一定温度下，反应达到平衡状态，平衡时v（正）=v（逆），根据多重平衡规则，该反应的化学平衡常数为K=K1K2，根据速率方程式，K1=，K2=，则K=，

故答案为：。