19.氮氧化物是形成酸雨和光化學(xué)煙霧的主要物質(zhì)之一。研究消除氮氧化物的反應(yīng)機(jī)理,對(duì)建設(shè)生態(tài)文明、美麗中國具有重要意義?;卮鹣铝袉栴}:
(1)NO
2是工業(yè)合成硝酸的中間產(chǎn)物,也是一種主要的大氣污染物,工業(yè)可采用CH
4消除NO
2污染,主要原理為CH
4(g)+2NO
2(g)?CO
2(g)+2H
2O(g)+N
2(g)ΔH。
①已知:CH
4的燃燒熱ΔH
1=-890.3kJ?mol
-1N
2(g)+2O
2(g)=2NO
2(g)ΔH
2=+133kJ?mol
-1H
2O(g)=H
2O(l)ΔH
3=-44kJ?mol
-1則ΔH=
kJ?mol
-1。
②在3.0L恒溫密閉容器中通入1molCH
4和2molNO
2,進(jìn)行上述反應(yīng),容器內(nèi)氣體總壓強(qiáng)(p)隨反應(yīng)時(shí)間(t)變化的數(shù)據(jù)如表所示:
反應(yīng)時(shí)間t/min |
0 |
2 |
4 |
6 |
8 |
10 |
總壓強(qiáng)p/×100kPa |
4.80 |
5.44 |
5.76 |
5.92 |
6.00 |
6.00 |
則0~4min用NO
2表示該反應(yīng)的平均速率v(NO
2)=
mol/(L?min),該溫度下的平衡常數(shù)K
p=
kPa。
(2)N
2O曾用作麻醉劑,其分解的方程式為2N
2O(g)?2N
2(g)+O
2(g),分別向四個(gè)密閉容器中充入如表所示相應(yīng)氣體,進(jìn)行上述反應(yīng)。容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中N
2O的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的曲線如圖所示:
容器 |
物質(zhì)的量/mol |
編號(hào) |
體積/L |
N2O |
N2 |
O2 |
I |
V1=1.0 |
0.1 |
0 |
0 |
II |
V2 |
0.1 |
0 |
0 |
III |
V3 |
0.1 |
0 |
0 |
IV |
V4=1.0 |
0.06 |
0.04 |
0.04 |
①若容器IV保持370℃,則起始反應(yīng)速率v
正(N
2O)
2v
逆(O
2)(填“>”“<”或“=”)。
②A、B、C三點(diǎn)中壓強(qiáng)最大的是
。
③碘蒸氣的存在能大幅度提高N
2O的分解速率,反應(yīng)歷程如下:
第一步I
2(g)?2I(g)(快速平衡,平衡常數(shù)為K)
第二步I(g)+N
2O(g)?N
2(g)+IO(g)(慢反應(yīng))
第三步2IO(g)+2N
2O(g)?2N
2(g)+2O
2(g)+I
2(g)(快反應(yīng))
則第二步的活化能
(填“>”“<”或“=”)第三步的活化能。
實(shí)驗(yàn)表明,碘蒸氣存在時(shí)N
2O分解速率方程v=k?c(N
2O)?c
0.5(I
2)(k為速率常數(shù)),已知第二步反應(yīng)不影響第一步的平衡,其反應(yīng)速率方程v=k
1?c(N
2O)?c(I)(k
1為速率常數(shù))。則第一步反應(yīng)的平衡常數(shù)K=
(用k和k
1表示)。