Question

1．隨著大氣污染的日趨嚴(yán)重，國家擬于“十二五”期間，將二氧化硫（SO₂）排放量減少8%，氮氧化物（NOx）排放量減少10%．目前，消除大氣污染有多種方法．
（1）降低汽車尾氣的方法之一是在排氣管上安裝催化轉(zhuǎn)化器，發(fā)生如下反應(yīng)：2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）；△H＜0，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達式：K=$\frac{c（{N}_{2}）×{c}^{2}（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）×{c}^{2}（CO）}$． 
（2）若在一定溫度下，將2molNO、1molCO充入1L 固定容積的容器中，反應(yīng)過程中各物質(zhì)的濃度變化如圖所示．若保持溫度不變，20min時再向容器中充入CO、N₂各0.6mol，平衡將不移動（填“向左”、“向右”或“不”）．           
（3）20min時，若改變反應(yīng)條件，導(dǎo)致N₂濃度發(fā)生如圖所示的變化，則改變的條件可能是②（填序號）．   
①加入催化劑　       ②降低溫度　   ③縮小容器體積　    ④增加CO₂的量
（4）在研究氮的氧化物的轉(zhuǎn)化時，某小組查閱到以下數(shù)據(jù)：25℃、1.01×10⁵Pa時，2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H＜0的平衡常數(shù) K=12.5，則該條件下密閉容器中N₂O₄ 和NO₂的混合氣體達到平衡時，若 c （NO₂）═0.04mol?L^-1，c （N₂O₄）═0.02mol/L；改變上述體系的某個條件，達到新的平衡后測得混合氣體中 c （NO₂）=0.05 mol?L^-1，c （N₂O₄）=0.008 mol?L^-1，則改變的條件為升高溫度．

Answer 1

分析 （1）化學(xué)平衡常數(shù)是指：一定溫度下，可逆反應(yīng)到達平衡時，生成物的濃度系數(shù)次冪之積與反應(yīng)物的濃度系數(shù)次冪之積的比，固體、純液體不需要在化學(xué)平衡常數(shù)中寫出；
（2）計算平衡時二氧化碳的濃度，將各組分的平衡濃度代入平衡常數(shù)表達式K=$\frac{c（{N}_{2}）×{c}^{2}（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）×{c}^{2}（CO）}$計算平衡常數(shù)，再計算此時濃度商Qc，若Qc=K，處于平衡狀態(tài)，若Qc＜K，反應(yīng)向正反應(yīng)進行，若Qc＞K，反應(yīng)向逆反應(yīng)進行；
（3）20min時，改變反應(yīng)條件瞬間N₂濃度不變，而后N₂濃度增大，結(jié)合外界條件對平衡影響分析解答；
（4）根據(jù)平衡常數(shù)K=$\frac{c（{N}_{2}{O}_{4}）}{{c}^{2}（N{O}_{2}）}$=12.5計算c c（N₂O₄）；
平衡時平衡常數(shù)K=$\frac{0.008}{0.0{5}^{2}}$=3.2＜12.5，改變溫度使平衡逆向移動，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，應(yīng)是升高溫度．

解答 解：（1）2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）的平衡常數(shù)表達式K=$\frac{c（{N}_{2}）×{c}^{2}（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）×{c}^{2}（CO）}$，故答案為：$\frac{c（{N}_{2}）×{c}^{2}（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）×{c}^{2}（CO）}$；
（2）由方程式可知，平衡時二氧化碳的濃度為0.2mol/L×2=0.4mol/L，平衡常數(shù)K=$\frac{c（{N}_{2}）×{c}^{2}（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）×{c}^{2}（CO）}$=$\frac{0.2×0．{4}^{2}}{1．{6}^{2}×0．{6}^{2}}$=$\frac{5}{144}$，若保持溫度不變，20min時再向容器中充入CO、N₂各0.6mol，則濃度商=$\frac{（0.2+0.6）×0．{4}^{2}}{1．{6}^{2}×（0.6+0.6）^{2}}$=$\frac{5}{144}$，等于平衡常數(shù)，故平衡不移動，
故答案為：不；
（3）20min時，改變反應(yīng)條件瞬間N₂濃度不變，而后N₂濃度增大：
①加入催化劑，平衡不移動，氮氣濃度不變，故錯誤；
②降低溫度，瞬間氮氣濃度不變，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，平衡向正反應(yīng)移動，氮氣濃度增大，故正確；
③縮小容器體積，瞬間氮氣濃度增大，平衡向向正反應(yīng)方向移動，氮氣濃度繼續(xù)增大，故錯誤；
④增加CO₂的量，瞬間氮氣濃度不變，平衡向逆反應(yīng)移動，氮氣濃度減小，故錯誤，
故選：②；
（4）若平衡時，若c（NO₂）═0.04mol?L^-1，根據(jù)平衡常數(shù)K=$\frac{c（{N}_{2}{O}_{4}）}{{c}^{2}（N{O}_{2}）}$=12.5，可知c c（N₂O₄）=12.5×0.04² mol/L=0.02mol/L；
平衡時平衡常數(shù)K=$\frac{0.008}{0.0{5}^{2}}$=3.2＜12.5，改變溫度使平衡逆向移動，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，應(yīng)是升高溫度，
故答案為：0.02mol/L；升高溫度．

點評 本題考查化學(xué)平衡常數(shù)及應(yīng)用、化學(xué)平衡影響因素等，需要學(xué)生具備扎實的基礎(chǔ)與靈活運用能力，化學(xué)平衡常數(shù)的用途：1、判斷反應(yīng)進行的程度，2、判斷反應(yīng)的熱效應(yīng)，3、判斷反應(yīng)進行的方向，4、計算轉(zhuǎn)化率等．