Question

【題目】氮是地球上含量比較豐富的一種元素，氮的化合物在工業(yè)生產(chǎn)和生活中有重要的作用。

I．已知298K時(shí)，發(fā)生反應(yīng)：N2O4(g) 2NO2(g)

（1）反應(yīng)達(dá)到平衡后，壓縮容器的體積，再次達(dá)到平衡時(shí)混合氣體的顏色 ____（填“變深”、“變淺”或“不變”）。

（2）恒容密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，已知v正=k正·p(N2O4)，v逆=k逆·p2(NO2)，Kp=___________（用k正、k逆表示）。若初始?jí)簭?qiáng)為100kPa，k正=2.8×104s－1，當(dāng)NO2的體積分?jǐn)?shù)為40%時(shí)，v正=__________kPa·s－1。[其中p(N2O4)和p(NO2)分別是N2O4和NO2的分壓，分壓=p總×氣體體積分?jǐn)?shù)，k正、k逆為速率常數(shù)]

Ⅱ.在催化劑作用下，H2可以還原NO消除污染，反應(yīng)為：2NO(g)＋2H2(g)N2(g)＋2H2O(g) △H=akJ·mol－1

（3）若每生成7g N2放出166kJ的熱量，則a=____。

（4）該反應(yīng)分兩步進(jìn)行：

①2NO(g)＋H2(g)N2(g)＋H2O2(g) △H1

②H2O2(g)＋H2(g)2H2O(g) △H2

已知：i．總反應(yīng)分多步進(jìn)行時(shí)，較慢的一步?jīng)Q定總反應(yīng)速率；

III．總反應(yīng)的速率表達(dá)式v=kc2(NO)·c(H2)(k為速率常數(shù)，只和溫度有關(guān)）。由上述信息可知，正反應(yīng)的活化能較低的是____（填“①”或“②”）。

（5）將2molNO和1molH2充入一個(gè)恒容的密閉容器中，經(jīng)相同時(shí)間測(cè)得N2的體積分?jǐn)?shù)與溫度的關(guān)系如圖所示。低于900K時(shí)，N2的體積分?jǐn)?shù)_____（填“是”或“不是”）對(duì)應(yīng)溫度下平衡時(shí)的體積分?jǐn)?shù)，原因是_____。高于900K時(shí)，N2的體積分?jǐn)?shù)降低的可能原因是____。

Answer 1

【答案】變深 2.1×106 -664 ② 不是 該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，平衡時(shí)N2的體積分?jǐn)?shù)應(yīng)隨著溫度的升高而降低 催化劑的活性下降、升溫平衡逆向移動(dòng)、副反應(yīng)增多等

【解析】

(1)反應(yīng)達(dá)到平衡后，壓縮容器的體積，二氧化氮的濃度變大而使混合氣體的顏色變深，雖然平衡會(huì)逆向移動(dòng)，但是，根據(jù)平衡移動(dòng)原理可知，再次達(dá)到平衡時(shí)混合氣體的顏色仍比原平衡深，故答案為：變深；

(2)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，v正=v逆，即k正·p(N2O4)=k逆·p2(NO2)，將其變式可得，設(shè)起始時(shí)N2O4的物質(zhì)的量為1mol，列三段式有：

則

v正=k正·p(N2O4)= 2.8×104s－1×75kPa=2.1×106kPa·s－1，故答案為：；2.1×106；

(3)由生成7g(0.25mol)N2放出166kJ的熱量，可知，生成1molN2放出166×4=664kJ的熱量，則a=-664，故答案為：-664；

(4)由總反應(yīng)的速率表達(dá)式v=kc2(NO)·c(H2)可知，NO只出現(xiàn)在第①步反應(yīng)，故第①步反應(yīng)決定總反應(yīng)速率，則①為慢反應(yīng)，其正反應(yīng)的活化能較高，則反應(yīng)②的活化能較低，故答案為：②；

(5)由(3)可知，反應(yīng)2NO(g)＋2H2(g)N2(g)＋2H2O(g)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，平衡時(shí)N2的體積分?jǐn)?shù)應(yīng)隨著溫度的升高而降低。由圖像可知，N2的最大體積分?jǐn)?shù)對(duì)應(yīng)的溫度為900K，當(dāng)?shù)陀?/span>900K時(shí)， N2的體積分?jǐn)?shù)隨著溫度的升高而增大，所以在此溫度范圍內(nèi)N2的體積分?jǐn)?shù)不是對(duì)應(yīng)溫度下平衡時(shí)的體積分?jǐn)?shù)。當(dāng)溫度高于900K時(shí)，催化劑的活性下降、升溫平衡逆向移動(dòng)，或者副反應(yīng)增多，從而使得N2的體積分?jǐn)?shù)降低，故答案為：不是；該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，平衡時(shí)N2的體積分?jǐn)?shù)應(yīng)隨著溫度的升高而降低；催化劑的活性下降、升溫平衡逆向移動(dòng)、副反應(yīng)增多等。