Question

9．汽車尾氣里含有的NO氣體是由于內(nèi)燃機燃燒的高溫引起氮氣和氧氣反應所致：N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）△H；
已知該反應在 T℃時，平衡常數(shù)K=9.0．請回答：
（1）假定該反應是在恒容條件下進行，下列能判斷該反應已達到平衡的是AD；
A、消耗1mol N₂同時生成1mol O₂；
B、混合氣體密度不變；
C、混合氣體平均相對分子質(zhì)量不變；         
D、2v_正（N₂）=v_逆（NO）；
（2）如圖是反應N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）的“K-T”、“c（NO）-t”圖，由圖A可以推知該反應為吸熱反應（填“吸熱”或“放熱”）．由圖B可知，與a對應的條件相比，b改變的條件可以是加入催化劑或增大壓強；
（3）T℃時，某時刻測得容器內(nèi)N₂、O₂、NO的濃度分別為0.20mol•L^-1、0.20mol•L^-1和0.50mol•L^-1，此時反應N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）向正反應方向進行（填“處于化學平衡狀態(tài)”、“向正反應方向進行”或“向逆反應方向進行”），平衡時，N₂在混合氣體的體積百分數(shù)為多少？（在答題卡上寫出具體計算過程，結果保留2位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）可逆反應達到平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等（同種物質(zhì)）或正逆反應速率之比等于系數(shù)之比（不同物質(zhì)），平衡時各種物質(zhì)的物質(zhì)的量、濃度等不再發(fā)生變化，由此衍生的一些物理量不變，以此分析；
（2）由圖A可知溫度升高，平衡常數(shù)增大，說明平衡正向移動，利用溫度升高，平衡向吸熱的方向移動判斷熱效應；由圖B可知，與a對應的條件相比，b改變的條件使反應速率加快，但平衡不移動；
（3）根據(jù)濃度商Q_c與平衡常數(shù)K的大小來判斷；依據(jù)化學平衡三段式列式和化學平衡常數(shù)計算．

解答 解：（1）A．消耗1molN₂等效于消耗1mol O₂，同時生成1mol O₂，說明正逆反應速率相等（同種物質(zhì)），反應達到平衡，故A選；
B．混合氣體的總質(zhì)量不變，容器的體積不變，無論反應是否平衡，混合氣體密度一直不變，故B不選；
C．混合氣體的總質(zhì)量不變，總的物質(zhì)的量也不變，無論反應是否平衡，混合氣體平均相對分子質(zhì)量不變，故C不選；
D．2v（N₂）_正=v（NO）_正=v（NO）_逆，說明正逆反應速率相等（同種物質(zhì)），反應達到平衡，故D選；
故選：AD；　
（2）由圖A可知溫度升高，平衡常數(shù)增大，說明平衡正向移動，利用溫度升高，平衡向吸熱的方向移動，即正反應為吸熱反應；
由圖B可知，與a對應的條件相比，b改變的條件使反應速率加快，但平衡不移動，所以b改變的條件可以是加熱催化劑，又由于該反應前后系數(shù)之和相等，所以b改變的條件可以是增大壓強；
故答案為：吸熱；加入催化劑或增大壓強；
（3）T℃時，某時刻測得容器內(nèi)N₂、O₂、NO的濃度分別為0.20mol•L^-1、0.20mol•L^-1和0.50mol•L^-1，則濃度熵Q_c=$\frac{0．{5}^{2}}{0.20×0.20}$=6.25＜K=9.0，反應正向進行；
                        N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）
起始量（mol/L）  0.2       0.2          0.5
變化量（mol/L）   X         X          2X
平衡量（mol/L） 0.2-X   0.2-X    0.5+2X  
平衡常數(shù)K=$\frac{（0.5+2X）^{2}}{（0.2-X）^{2}}$=9.0，解得X=0.020，
N₂在混合氣體的體積百分數(shù)為$\frac{0.20-0.020}{0.20-0.020+0.20-0.020+0.50+0.040}$×100%=20%；
故答案為：向正反應方向進行；20%．

點評 本題考查了化學平衡狀態(tài)、濃度熵的運用，平衡體積分數(shù)的概念等，注意化學平衡三段式的應用，難度中等．