“ 绿水青山就是金山银山 ” ，研究氮氧化物等大气污染物对建设美丽家乡，打造宜居环境具有重要意义。 NO 在空气中存在如下反应： 2NO(g)+ O ₂ (g) 2NO ₂ (g) △ H 上述反应分两步完成，如下左图所示。

(1) 写出反应 ①的热化学方程式 ( △ H 用含物理量 E 的等式表示 ) ： ________ 。

(2) 反应 ①和反应②中，一个是快反应，会快速建立平衡状态，而另一个是慢反应。决定 2NO(g)+O ₂ (g) 2NO ₂ (g) 反应速率的是 ____ ( 填 “ 反应 ① ” 或 “ 反应 ② ”) ；对该反应体系升高温度，发现总反应速率变慢，其原因可能是 ____ ( 反应未使用催化剂 ) 。

(3) 某温度下一密闭容器中充入一定量的 NO ₂ ，测得 NO ₂ 浓度随时间变化的曲线如上图所示。前 5 秒内 O ₂ 的平均生成速率为 _______ ；该温度下反应 2NO+O ₂ 2NO ₂ 的化学平衡常数 K 为 _____ 。

(4) 对于 (3) 中的反应体系达平衡后 ( 压强为 P ₁ ) ，若升高温度，再次达平衡后，混合气体的平均相对分子质量 _____ ( 填 “ 增大 ” 、 “ 减小 ” 或 “ 不变 ”) ；若在恒温恒容条件下，向其中充入一定量 O ₂ ，再次达平衡后，测得压强为 P ₂ ， c(O ₂ )=0.09mol·L ^-1 ，则 P ₁ ︰ P ₂ = ___________ 。

(5) 水能部分吸收 NO 和 NO ₂ 混合气体得到 HNO ₂ 溶液。若向 20.00mL0.10mol·L ^-1 HNO ₂ 溶液中逐滴加入 0.10mol·L ^-1 NaOH 溶液，所得 pH 曲线如图所示，则 A 点对应的溶液 c(Na ⁺ )/c(HNO ₂ )= ____ 。

答案

① 2NO(g) N ₂ O ₂ (g)  ΔH= （ E ₂ － E ₃ ） kJ · mol ^{－ 1} ； 反应 ②； 决定总反应速率是反应 ②，温度升高后反应①平衡逆向移动，造成 N ₂ O ₂ 浓度减小，温度升高对于反应 ②的影响弱于 N ₂ O ₂ 浓度减小的影响， N ₂ O ₂ 浓度减小导致反应 ②速率变慢； 0.001 mol · L ^-1 · s ^-1 ； 100 ； 减少； 5 ： 13 ； 10 ^3.70 ；

【详解】

（ 1 ）根据图像反应 ①的热化学方程式为 2NO(g) N ₂ O ₂ (g)  ΔH= （ E ₂ － E ₃ ） kJ·mol ^{－ 1} 。

（ 2 ）根据图像反应 ①的活化能 < 反应 ②的活化能，反应①为快反应，反应②为慢反应，决定 2NO(g)+O ₂ (g) 2NO ₂ (g) 反应速率的是慢反应 ②。对该反应体系升高温度，发现总反应速率变慢，其原因可能是：决定总反应速率是反应②，温度升高后反应①平衡逆向移动，造成 N ₂ O ₂ 浓度减小，温度升高对于反应 ②的影响弱于 N ₂ O ₂ 浓度减小的影响， N ₂ O ₂ 浓度减小导致反应 ②速率变慢。

（ 3 ）前 5s 内 υ （ NO ₂ ） = （ 0.04mol/L-0.03mol/L ） ÷5s=0.002mol/(L·s) ，则 υ （ O ₂ ） =0.001mol/(L·s) 。用三段式：

2NO ₂ 2NO+O ₂

c （始） 0.04       0     0

c （变） 0.02       0.02   0.01

c （平） 0.02       0.02   0.01

反应 2NO ₂ 2NO+O ₂ 的平衡常数为 ( 0.02 ² × 0.01) ÷ 0.02 ² =0.01 ，则反应 2NO+O ₂ 2NO ₂ 的平衡常数 K 为 1÷0.01=100 。

（ 4 ）根据图像反应 2NO ₂ 2NO+O ₂ 为吸热反应，对于 (3) 中的反应体系达平衡后 ( 压强为 P ₁ ) ，若升高温度，平衡正向移动，再次达平衡后，混合气体的质量不变，混合气体物质的量增大，混合气体的平均相对分子质量减小。再通入一定量 O ₂ ，平衡逆向移动，设转化 NO 物质的量浓度为 x ，则平衡时 NO ₂ 、 NO 、 O ₂ 的浓度依次为（ 0.02+x ） mol/L 、（ 0.02-x ） mol/L 、 0.09mol/L ，温度不变平衡常数不变，则 ，解得 x=0.01mol/L ，即平衡时 NO ₂ 、 NO 、 O ₂ 的浓度依次为 0.03mol/L 、 0.01mol/L 、 0.09mol/L ，在恒温恒容时压强之比等于物质的量浓度之比， P ₁ ： P ₂ = （ 0.02+0.02+0.01 ）：（ 0.03+0.01+0.09 ） =5:13 。

（ 5 ）根据图像 0.1mol/LHNO ₂ 溶液的 pH=2.15 ，则 HNO ₂ 的电离平衡常数 K _a = （ 1 × 10 ^-2.15 ） ² ÷ （ 0.1-1 × 10 ^-2.15 ）； A 点溶液呈中性， c （ H ⁺ ） =c （ OH ^- ） =1 × 10 ^-7 mol/L ，溶液中电荷守恒为 c （ H ⁺ ） +c （ Na ⁺ ） =c （ OH ^- ） +c （ NO ₂ ^- ），则 A 点溶液中 c （ Na ⁺ ） =c （ NO ₂ ^- ）， A 点对应的溶液中 = =K _a ÷ c （ H ⁺ ） = ÷ （ 1 × 10 ^-7 ） =10 ^3.70 。