Question

【題目】碳、氮能形成多種氧化物、氫化物。

（1）已知：①

②

則與反應生成兩種無毒氣體的熱化學方程式為_____________。

（2）使用高效催化劑可大大減少汽車尾氣排放出的含量，某研究所的科研人員探究了時等質量的三種催化劑對還原的催化效果（其他條件相同），所得結果如圖所示：

①如果不考慮催化劑價格，則使用催化劑______（填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”）最好；A、B兩狀態下，生成的速率大小關系是___________。

②若容器容積為2L，開始時加入、，在催化劑Ⅰ的作用下達到如圖所示平衡，則反應在該溫度下的平衡常數______。

③在如圖坐標系中畫出使用催化劑Ⅰ（其他條件相同）時，25s時容器內反應的脫氮率（轉化率）與溫度的關系圖___________。

（3）化學動力學上將一步完成的反應稱為基元反應。對于基元反應：，其速率方程式為（k為只與溫度有關的速率常數），復雜反應（由幾個基元反應構成）的速率取決于慢的基元反應。

①已知反應，在溫度低于時是由兩個基元反應構成的復雜反應，該反應的速率方程式為，則其兩個基元反應分別為：Ⅰ.____________；Ⅱ.略，這兩個反應中活化能較小的是__________。

②某科研小組測得時該反應的、生成的速率的關系如下：

	0.025	0.05	0.025
	0.04	0.04	0.12

則該溫度下的反應速率常數______。

Answer 1

【答案】 Ⅰ 640 Ⅱ 0.22

【解析】

（1）根據蓋斯定律進行求算；

（2）①由圖1知，在相同時間內使用催化劑Ⅰ時生成的最多，故選用催化劑Ⅰ最好。由于使用催化劑Ⅱ的效果好于催化劑Ⅲ，即25s時A狀態中、濃度比B狀態的大，故A狀態下逆反應速率較大，即生成的速率較大。②平衡時，，，故。③相同時間內，在反應達到平衡狀態前，反應速率越快，氮的去除率越高，達到平衡后，溫度越高，越不利于反應向右進行，即氮的去除率降低，由此可作出相應的圖像。

（3）①由Ⅰ的知，反應物只有且化學計量數是2。Ⅰ是慢反應，則Ⅱ是快反應，活化能較小。②由表中數據知時，該反應的反應速率與、的濃度成正比，即，由此可求出。

(1) NO與CO反應生成兩種無毒氣體，應為CO2和N2，方程式應為2CO(g)+2NO(g) 2CO2(g)+N2(g)；

由已知：①2NO(g) N2(g)＋O2(g) △H1＝－180.5 kJ·mol－1；

②CO(g)＋O2(g) CO2(g) △H2＝－283 kJ·mol－1；

根據蓋斯定律可知①+②2可得2CO(g)+2NO(g) 2CO2(g)+N2(g) △H=-180.5 kJ·mol－1+(-283 kJ·mol－1)=-746.5kJ kJ·mol－1；

(2)①據圖可知相同時間內使用催化劑I的反應最先達到平衡，所以使用催化劑I最好；據圖可知A點曲線的斜率更大，反應速率更快，；

②據圖可知25s時氮氣的物質的量不再改變說明反應達到平衡，此時n(N2)=0.2mol，根據方程式可知此時容器中n(CO2)=0.4mol，△n(NO)=△n(CO)=0.4mol，初始投料為0.5molCO和0.5molNO，所以平衡時容器內n(NO)=n(CO)=0.1mol，容器的體積為2L，所以K==640；

③溫度低于T1時，反應速率小于T1時的反應速率，所以25s時反應達不到平衡，且溫度越高反應速率越快，相同時間內脫氮率越高，當溫度高于T1時，反應速率加快，則25s時反應達到平衡，但由于該反應正反應焓變小于0，為放熱反應，所以溫度升高，平衡左移，脫氮率會下降，所以關系圖為；

(3)①溫度低于250℃時，該反應的速率方程式為v＝k·c2(NO2)，說明NO2和CO不參與同一個基元反應，且NO2參與的基元反應為慢反應，決定了該反應的反應速率，基元反應I中產物有NO3，根據元素守恒可知該基元反應反應物應為NO2，則該基元反應I為：2NO2=NO3+NO； 活化能越大，反應速率越慢，基元反應I決定整個反應速率，說明反應I活化能較大，即反應II活化能較小；

②根據表格分析可知CO和NO2的濃度均會影響反應速率，由于該反應不是基元反應，可設該反應的正反應速率v＝k·cx(NO2)·cy(CO)，將表格中相應數據代入有

聯立可解得x=1，y=1，k=0.22L·mol-1·s-1。