Question

【題目】“綠水青山就是金山銀山”，研究氮氧化物等大氣污染物對(duì)建設(shè)美麗家鄉(xiāng)，打造宜居環(huán)境具有重要意義。NO在空氣中存在如下反應(yīng)：2NO(g)+ O2(g)2NO2(g)△H上述反應(yīng)分兩步完成，如下左圖所示。

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

(2)反應(yīng)①和反應(yīng)②中，一個(gè)是快反應(yīng)，會(huì)快速建立平衡狀態(tài)，而另一個(gè)是慢反應(yīng)。決定2NO(g)+O2(g)2NO2(g)反應(yīng)速率的是____(填“反應(yīng)①”或“反應(yīng)②”)；對(duì)該反應(yīng)體系升高溫度，發(fā)現(xiàn)總反應(yīng)速率變慢，其原因可能是____(反應(yīng)未使用催化劑)。

(3)某溫度下一密閉容器中充入一定量的NO2，測得NO2濃度隨時(shí)間變化的曲線如上圖所示。前5秒內(nèi)O2的平均生成速率為_______；該溫度下反應(yīng)2NO+O22NO2的化學(xué)平衡常數(shù)K為_____。

(4)對(duì)于(3)中的反應(yīng)體系達(dá)平衡后(壓強(qiáng)為P1)，若升高溫度，再次達(dá)平衡后，混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量_____(填“增大”、“減小”或“不變”)；若在恒溫恒容條件下，向其中充入一定量O2，再次達(dá)平衡后，測得壓強(qiáng)為P2，c(O2)=0.09mol·L-1，則P1︰P2=___________。

(5)水能部分吸收NO和NO2混合氣體得到HNO2溶液。若向20.00mL0.10mol·L-1HNO2溶液中逐滴加入0.10mol·L-1NaOH溶液，所得pH曲線如圖所示，則A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溶液c(Na+)/c(HNO2)=____。

Answer 1

【答案】①2NO(g) N2O2(g) ΔH=（E2－E3）kJ·mol－1； 反應(yīng)②； 決定總反應(yīng)速率是反應(yīng)②，溫度升高后反應(yīng)①平衡逆向移動(dòng)，造成N2O2濃度減小，溫度升高對(duì)于反應(yīng)②的影響弱于N2O2濃度減小的影響，N2O2濃度減小導(dǎo)致反應(yīng)②速率變慢； 0.001 mol·L-1·s-1； 100； 減少； 5：13； 103.70；

【解析】

（1）根據(jù)圖像反應(yīng)①的熱化學(xué)方程式為2NO(g) N2O2(g) ΔH=（E2－E3）kJ·mol－1。

（2）根據(jù)圖像反應(yīng)①的活化能<反應(yīng)②的活化能，反應(yīng)①為快反應(yīng)，反應(yīng)②為慢反應(yīng)，決定2NO(g)+O2(g)2NO2(g)反應(yīng)速率的是慢反應(yīng)②。對(duì)該反應(yīng)體系升高溫度，發(fā)現(xiàn)總反應(yīng)速率變慢，其原因可能是：決定總反應(yīng)速率是反應(yīng)②，溫度升高后反應(yīng)①平衡逆向移動(dòng)，造成N2O2濃度減小，溫度升高對(duì)于反應(yīng)②的影響弱于N2O2濃度減小的影響，N2O2濃度減小導(dǎo)致反應(yīng)②速率變慢。

（3）前5s內(nèi)υ（NO2）=（0.04mol/L-0.03mol/L）÷5s=0.002mol/(L·s)，則υ（O2）=0.001mol/(L·s)。用三段式：

2NO2 2NO+O2

c（始）0.04 0 0

c（變）0.02 0.02 0.01

c（平）0.02 0.02 0.01

反應(yīng)2NO2 2NO+O2的平衡常數(shù)為(0.022×0.01)÷0.022=0.01，則反應(yīng)2NO+O2 2NO2的平衡常數(shù)K為1÷0.01=100。

（4）根據(jù)圖像反應(yīng)2NO2 2NO+O2為吸熱反應(yīng)，對(duì)于(3)中的反應(yīng)體系達(dá)平衡后(壓強(qiáng)為P1)，若升高溫度，平衡正向移動(dòng)，再次達(dá)平衡后，混合氣體的質(zhì)量不變，混合氣體物質(zhì)的量增大，混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量減小。再通入一定量O2，平衡逆向移動(dòng)，設(shè)轉(zhuǎn)化NO物質(zhì)的量濃度為x，則平衡時(shí)NO2、NO、O2的濃度依次為（0.02+x）mol/L、（0.02-x）mol/L、0.09mol/L，溫度不變平衡常數(shù)不變，則[（0.02-x）2×0.09]÷（0.02+x）2=0.01，解得x=0.01mol/L，即平衡時(shí)NO2、NO、O2的濃度依次為0.03mol/L、0.01mol/L、0.09mol/L，在恒溫恒容時(shí)壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量濃度之比，P1：P2=（0.02+0.02+0.01）：（0.03+0.01+0.09）=5:13。

（5）根據(jù)圖像0.1mol/LHNO2溶液的pH=2.15，則HNO2的電離平衡常數(shù)Ka=（1×10-2.15）2÷（0.1-1×10-2.15）；A點(diǎn)溶液呈中性，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(diǎn)溶液中c（Na+）=c（NO2-），A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溶液中==Ka÷c（H+）=[（1×10-2.15）2÷（0.1-1×10-2.15）]÷（1×10-7）=103.70。