Question

10．氮氧化物（NO_x）種類很多，包括N₂O、NO、NO₂、N₂O₃、N₂O₄和N₂O₅等多種化合物，其中NO和NO₂是常見的大氣污染物．

（1）向密閉容器中充入2mol NO和1mol O₂發(fā)生反應(yīng)Ⅰ：2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g），在其他條件相同時(shí)，分別測(cè)得NO的平衡轉(zhuǎn)化率在不同壓強(qiáng)下隨溫度變化的曲線如圖1．
①該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱（填“放熱”或“吸熱”）反應(yīng)．
②N，Q兩點(diǎn)的速率大小關(guān)系為v_N大于v_Q（填“大于”“小于”或“等于”，下同），M和N兩點(diǎn)時(shí)，該反應(yīng)平衡常數(shù)K_M大于K_N．
③列式計(jì)算該反應(yīng)在圖中N點(diǎn)的平衡常數(shù)K=2（MPa）^-1 （用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算，分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）．
（2）反應(yīng)Ⅱ：NO（g）+NO₂（g）?N₂O₃（g）△H＞0，假設(shè)某溫度下，反應(yīng)Ⅰ的速率（v₁）小于反應(yīng)Ⅱ的速率（v₂），則下列反應(yīng)過程能量變化示意圖如圖2，正確的是D．

Answer 1

分析 （1）①圖象分析可知隨溫度升高NO的轉(zhuǎn)化率減小升溫平衡逆向進(jìn)行，逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；
②圖象分析可知相同溫度下，一氧化氮轉(zhuǎn)化率N點(diǎn)大于Q點(diǎn)，說明N點(diǎn)壓強(qiáng)大于Q點(diǎn)，反應(yīng)速率大，平衡常數(shù)隨溫度變化，NQ點(diǎn)溫度相同，平衡常數(shù)相同；
③三段式列式計(jì)算平衡時(shí)各物質(zhì)物質(zhì)的量，平衡常數(shù)等于生成物平衡物質(zhì)的分壓的冪次方乘積除以反應(yīng)物平衡物質(zhì)的分壓的冪次方乘積計(jì)算得到；
（2）反應(yīng)Ⅰ為吸熱反應(yīng)，反應(yīng)Ⅱ?yàn)榉艧岱磻?yīng)，結(jié)合反應(yīng)物與生成物總能量大小之間的關(guān)系判斷．

解答 解：（1）①圖象分析可知，隨溫度升高NO的轉(zhuǎn)化率減小，依據(jù)化學(xué)平衡移動(dòng)原理可知升溫平衡逆向進(jìn)行，逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，
故答案為：放熱；
②圖象分析可知相同溫度下，一氧化氮轉(zhuǎn)化率N點(diǎn)大于Q點(diǎn)，說明N點(diǎn)壓強(qiáng)大于Q點(diǎn)，反應(yīng)速率大，平衡常數(shù)隨溫度變化，NQ點(diǎn)溫度相同，平衡常數(shù)相同，MN點(diǎn)溫度N點(diǎn)高，平衡逆向進(jìn)行，所以平衡常數(shù)小，M點(diǎn)平衡常數(shù)大于N點(diǎn)平衡常數(shù)，
故答案為：大于；大于；
③向密閉容器中充入2mol NO和1mol O₂發(fā)生反應(yīng)Ⅰ：2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g），N點(diǎn)NO轉(zhuǎn)化率為60%，消耗物質(zhì)的量為2mol×60%=1.2mol，依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算，
               2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g），
起始量（mol）   2       1         0
變化量（mol）  1.2      0.6       1.2
平衡量（mol）   0.8     0.4       1.2
氣體總物質(zhì)的量=0.8mol+0.4mol+1.2mol=2.4mol
則用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算的平衡常數(shù)K=$\frac{（\frac{1.2}{2.4}p）^{2}}{（\frac{0.8}{2.4}p）^{2}•（\frac{0.4}{2.4}p）}$=$\frac{27}{2p}$=$\frac{27}{2×6.75MPa}$=2（MPa）^-1，
故答案為：2（MPa）^-1 ；
（2）反應(yīng)Ⅰ為吸熱反應(yīng)，反應(yīng)Ⅱ?yàn)榉艧岱磻?yīng)，則A、C錯(cuò)誤，因?yàn)閮蓤D中生成物總能量高于反應(yīng)物總能量，由題意知：反應(yīng)Ⅰ的速率（v₁）大于反應(yīng)Ⅱ的速率（v₂），則反應(yīng)Ⅱ的活化能較大，則B錯(cuò)誤、D正確，
故答案為：D．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了化學(xué)平衡圖象的分析判斷，平衡常數(shù)的概念理解和計(jì)算，影響化學(xué)平衡和化學(xué)反應(yīng)速率的因素分析應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．