第 1 题

一氧化氮在 820 °C 与氢气反应：

\ce{2NO(g) + H2(g) -> N2O(g) + H2O(g)}

。在不同初始分压下测得

\ce{N2O}

生成的初始速率（压强用 torr，时间用秒；不使用浓度）：实验1:

p_{\ce{NO}} = 120.0

p_{\ce{H2}} = 60.0

→ 速率

= 8.66 \times 10^{-2}

torr s

^{-1}

；实验2:

p_{\ce{NO}} = 60.0

p_{\ce{H2}} = 60.0

→

2.17 \times 10^{-2}

；实验3:

p_{\ce{NO}} = 60.0

p_{\ce{H2}} = 180.0

→

6.62 \times 10^{-2}

torr s

^{-1}

。(a) 求速率方程与速率常数。(b) 求

p_{\ce{NO}} = 200

torr、

p_{\ce{H2}} = 100

torr 时 NO 消失的初始速率。(c) 求

p_{\ce{NO}} = 800

torr、

p_{\ce{H2}} = 1.0

torr 时

p_{\ce{H2}}

减半所需时间。(d) 拟议机理为

\ce{2NO <=> N2O2}

（

k_1, k_{-1}

）随后

\ce{N2O2 + H2 ->[k_2] N2O + H2O}

。对

\ce{N2O2}

用稳态近似推导速率方程，指出其化为实验速率方程的条件，并用

k_1

k_{-1}

k_2

表示

k

。

第 2/4 步：NO 消失速率

-\dfrac{dp_{\ce{NO}}}{dt} = 2k\,p_{\ce{NO}}^{2}p_{\ce{H2}} = 2 \times 1.0 \times 10^{-7} \times 200^{2} \times 100 = 0.80\ \text{torr s}^{-1}

分析

由计量方程 $\ce{2NO + H2 -> N2O + H2O}$ ，每生成一个 $\ce{N2O}$ 消耗两个 NO，故 NO 消失速率是 $\ce{N2O}$ 生成速率的两倍： $2 \times 0.40 = 0.80$ torr s $^{-1}$ 。

常见错误. 测得的速率是

\ce{N2O}

生成速率；求 NO 消耗速率要乘 2。