Question

【題目】二氧化氮可由NO和O2生成，已知在2L密閉容器內(nèi)，800℃時反應(yīng)：2NO(g)＋O2(g)2NO2(g) ΔH，n(NO)、n(O2)隨時間的變化如表：

時間/s	0	1	2	3	4	5
n(NO)/mol	0.200	0.100	0.080	0.050	0.050	0.050
n(O2)/mol	0.100	0.050	0.040	0.025	0.025	0.025

（1）已知：K800℃>K1000℃，則該反應(yīng)的ΔH___0(填“大于”或“小于”)，用O2表示0～2 s內(nèi)該反應(yīng)的平均速率為___。

（2）能說明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是___。

a．容器內(nèi)氣體顏色保持不變 b．2v逆(NO)＝v正(O2)

c．容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變 d．容器內(nèi)氣體密度保持不變

（3）為使該反應(yīng)的速率增大，提高NO的轉(zhuǎn)化率，且平衡向正反應(yīng)方向移動，應(yīng)采取的措施有_____。

（4）在題述條件下，計(jì)算通入2molNO和1molO2的平衡常數(shù)K＝___。

（5）在題述條件下，若開始通入的是0.2molNO2氣體，達(dá)到化學(xué)平衡時，NO2的轉(zhuǎn)化率為__。

（6）煤燃燒產(chǎn)生的煙氣含氮的氧化物，用CH4催化還原NOx可以消除氮氧化物的污染。

①CH4(g)＋4NO(g)2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O ΔH<0

②CH4(g)＋2NO2(g)N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH<0

對于反應(yīng)②，欲提高NO2的轉(zhuǎn)化率，可采取的措施有____。

a．增加原催化劑的表面積 b．降低溫度 c．減小投料比[n(NO2)/n(CH4)] d．增大壓強(qiáng)

Answer 1

【答案】小于 0.015mol·L－1·s－1 ac 通入氧氣、增大壓強(qiáng)(縮小容器體積) 720 25% bc

【解析】

（1）根據(jù)平衡移動原理，升高溫度，化學(xué)平衡向吸熱反應(yīng)方向移動；依據(jù)速率公式計(jì)算可得；

(2) 在一定條件下的可逆反應(yīng)里，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)混合物中各組成成分的百分含量保持不變，該反應(yīng)就達(dá)到平衡狀態(tài)，利用化學(xué)平衡狀態(tài)的特征“等”、“定”來判斷反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；

（3) 該反應(yīng)是一個氣體體積減小的放熱反應(yīng)；

（4）化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，而與濃度無關(guān)，溫度沒變，所以化學(xué)平衡常數(shù)就不變，則可以利用題給表格數(shù)據(jù)計(jì)算化學(xué)平衡常數(shù)；

（5）在題述條件下，若開始通入的是0.2molNO2氣體，與題給表格數(shù)據(jù)為等效平衡；

（6）依據(jù)化學(xué)平衡移動原理分析判斷。

（1）根據(jù)平衡移動原理，升高溫度，化學(xué)平衡向吸熱反應(yīng)方向移動，由K800℃>K1000℃可知，升高溫度，化學(xué)平衡常數(shù)減小，說明升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動，則該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即ΔH<0；從0～2 s內(nèi)用O2表示該反應(yīng)的平均速率為v(O2)= =0.015mol/(L·s)，故答案為：小于；0.015mol·L－1·s－1；

(2)a、該反應(yīng)是在恒容的密閉容器中發(fā)生的，只有NO2是紅棕色，其它氣體都是無色的，若容器內(nèi)顏色保持不變，說明各種氣體的物質(zhì)的量不變，表明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故正確；

b、在任何時刻都存在關(guān)系：2v逆(NO)＝v正(O2)，不能表明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故錯誤；

c、該反應(yīng)是一個氣體體積減小的反應(yīng)，容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變，說明正逆反應(yīng)速率相等，該反應(yīng)達(dá)到了平衡狀態(tài)，故正確；

d、由質(zhì)量守恒定律可知，反應(yīng)前后氣體的質(zhì)量不變，容器的容積也不變，所以任何時刻容器內(nèi)氣體的密度都保持不變，容器內(nèi)氣體密度保持不變不可作為判斷平衡的標(biāo)志，故錯誤；

ac正確，故答案為：ac；

（3) 該反應(yīng)是一個氣體體積減小的放熱反應(yīng)，為使該反應(yīng)的反應(yīng)速率增大，提高NO的轉(zhuǎn)化率，且平衡向正反應(yīng)方向移動，則應(yīng)采取的措施為通入氧氣來增大氧氣的濃度或增大體系的壓強(qiáng)，故答案為：通入氧氣、增大壓強(qiáng)(縮小容器體積)；

（4）化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，而與濃度無關(guān)，溫度沒變，所以化學(xué)平衡常數(shù)就不變，則可以利用題給表格數(shù)據(jù)計(jì)算化學(xué)平衡常數(shù)，由表格數(shù)據(jù)可知，平衡時，NO、O2和NO2的濃度為0.025mol/L、0.0125mol/L和0.075mol/L，平衡常數(shù)K===720，故答案為：720；

（5）在題述條件下，若開始通入的是0.2molNO2氣體，與題給表格數(shù)據(jù)為等效平衡，平衡時，各物質(zhì)的濃度與表格中平衡時的效果是一樣的。平衡時NO2的濃度為0.075mol/L，體積為2L，物質(zhì)的量為0.075mol/L×2=0.15mol,則NO2的轉(zhuǎn)化率為（0.2-0.15）/2=0.25；

也可以利用平衡常數(shù)求解。設(shè)在反應(yīng)過程中c(O2)為xmol/L，則平衡時各種物質(zhì)的濃度分別是c(NO2)=(0.1-2x）mol/L，c(NO)=2xmol/L，c(O2)=xmol/L，由化學(xué)平衡常數(shù)可得=720，解得x=0.0125mol/L,則NO2的轉(zhuǎn)化率為×100%=25%，故答案為：25%；

（6）反應(yīng)②為一個氣體體積增加的放熱反應(yīng)。

a、增加原催化劑的表面積，反應(yīng)速率加快，化學(xué)平衡不移動，二氧化氮轉(zhuǎn)化率不變，故錯誤；

b、降低溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動，二氧化氮轉(zhuǎn)化率增大，故正確；

c、減小投料比，相當(dāng)于二氧化氮濃度不變，增大甲烷的濃度，增大甲烷濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動，甲烷轉(zhuǎn)化率減小，二氧化氮轉(zhuǎn)化率增大，故正確；

d、增大壓強(qiáng)，平衡向逆反應(yīng)方向移動，二氧化氮轉(zhuǎn)化率減小，故錯誤；

bc正確，故答案為：bc。