Question

【題目】氮氧化物、二氧化硫是造成大氣污染的主要物質，某科研小組進行如下研究。

(1)已知：

寫出SO2(g)與NO2(g)反應生成SO3(g)和NO(g)的熱化學方程式：________________；

(2)向容積為1 L的密閉容器中分別充入0.1 mol NO2和0.15 mol SO2，在不同溫度下測定同一時刻NO2的轉化率，結果如圖所示：

①a、c兩點反應速率大小關系：v(a)____v(c)(填“＞”“＜”或“=”)。若在某溫度下達平衡，保持溫度、容器的容積不變，再向容器中充入0.2 mol NO2(g)和0.3 mol SO2，NO2的轉化率___________(填“增大”“減小”或“不變”)；

②在溫度小于T2時，NO2的轉化率隨溫度升高而增大的原因是_________；

(3)己知可逆反應，N2O4(g)2NO2(g)，v正=k正c(N2O4)，v逆=k逆c2(NO2) (k正、k逆只是溫度的函數)。向1 L體積固定的密閉容器中充入1 mol N2O4氣體分別在T1、T2 (T1＞T2)溫度下進行該反應。N2O4的轉化率與溫度、時間的關系如圖所示，T1時，該反應的△H____________0(填“＞”“＜”或“=”)，計算M點v正：v逆=_________ (保留到小數點后1位)。

Answer 1

【答案】SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g) △H=-41.8 kJ/mol ＜ 不變 溫度＜T2時，反應正向進行，升高溫度，反應速率加快，NO2轉化率增大 ＞ 46.1

【解析】

(1)根據圖示可得①2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)；△H=-196.6 kJ/mol；

②O2(g)+2NO(g)=2NO2(g)；△H=-113.0 kJ/mol

根據蓋斯定律(①②)÷2，整理可得SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g) △H=-41.8 kJ/mol；

(2)①盡管a點比c點反應物的濃度大，但反應溫度c點比a點高，溫度對化學反應速率的影響大于濃度對化學反應速率的影響，反應溫度越高，化學反應速率越快，所以a、c兩點反應速率大小關系：v(a)＜v(c)；在反應開始時，向容積為1 L的密閉容器中分別充入0.1 mol NO2和0.15 mol SO2，發生反應：SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g)，在某溫度下達平衡，保持溫度、容器的容積不變，再向容器中充入0.2 mol NO2(g)和0.3 mol SO2，由于該反應是反應前后氣體體積不變的反應，加入的反應物的物質的量的比相同，增大壓強，化學平衡不移動，所以反應NO2的轉化率不變；

②根據圖示可知：反應在溫度為T2的b點為平衡點，T2以前反應未達到平衡狀態，反應正向進行，溫度升高，反應速率加快，有更多反應物發生反應轉化為生成物，反應物轉化率提高；

(3)由于T1＞T2，升高溫度，化學反應速率加快，且升高溫度化學平衡向吸熱反應方向移動。根據圖示可知在溫度為T1時N2O4的轉化率較大，說明該反應的正反應為吸熱反應，所以△H＞0；對于可逆反應，N2O4(g)2NO2(g) ，反應開始時c(N2O4)=1 mol/L，c(NO2)=0，根據圖象可知，在該溫度下，平衡時N2O4的轉化率為80%，所以平衡時，c(N2O4)=0.2 mol/L，c(NO2)=0.8 mol/L×2=1.6 mol/L，達到平衡時v正= v逆，則k正c(N2O4)=k逆c2(NO2)，=12.8，在M點時N2O4的轉化率為60%，此時c(N2O4)=0.4 mol/L，c(NO2)=0.6 mol/L×2=1.2 mol/L，所以v正：v逆==46.08≈46.1。