Question

18．汽車尾氣里含有的NO氣體是由于內(nèi)燃機(jī)燃燒的高溫引起氮?dú)夂脱鯕夥磻?yīng)：N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）△H＞0，已知該反應(yīng)在240℃，平衡常數(shù)K=64×10^-4．請回答：
（1）某溫度下，向2L的密閉容器中充入N₂和O₂各1mol，5分鐘后O₂的物質(zhì)的量為0.5mol，則N₂的反應(yīng)速率為0.05mol/（L．min）．
（2）假定該反應(yīng)是在恒容條件下進(jìn)行，判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志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）
（3）將N₂、O₂的混合氣體充入恒溫恒容密閉容器中，下圖變化趨勢正確的是AC（填字母序號）．
（4）向恒溫恒容的密閉容器中充入等物質(zhì)的量的N₂和O₂，達(dá)到平衡狀態(tài)后再向其中充入一定量NO，重新達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)．與原平衡狀態(tài)相比，此時平衡混合氣中NO的體積分?jǐn)?shù)不變．（填“變大”、“變小”或“不變”）
（5）該溫度下，某時刻測得容器內(nèi)N₂、O₂、NO的濃度分別為2.5×10^-1 mol•L^-1、4.0×10^-2 mol•L^-1和3.0×10^-3 mol•L^-1，此時反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行（填“處于化學(xué)平衡狀態(tài)”、“向正反應(yīng)方向進(jìn)行”或“向逆反應(yīng)方向進(jìn)行”），理由是濃度商小于平衡常數(shù)．

Answer 1

分析 （1）參加反應(yīng)的n（O₂）=（1-0.5）mol=0.5mol，則參加反應(yīng)的n（N₂）=n（O₂）（反應(yīng)）=0.5mol，v（N₂）=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$；
（2）可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時，正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)體系中各物質(zhì)的物質(zhì)的量、物質(zhì)的量濃度、百分含量以及由此引起的一系列物理量不變；
（3）A．該反應(yīng)的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡正向移動；
B．催化劑加快反應(yīng)速率，縮短反應(yīng)到達(dá)平衡的時間，但平衡不移動；
C．溫度越高，化學(xué)反應(yīng)速率越快，反應(yīng)到達(dá)平衡的時間越短，升高溫度平衡正向移動，氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率增大；
（4）該反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變，反應(yīng)達(dá)到平衡后再加入NO，化學(xué)反應(yīng)速率增大，加入NO相當(dāng)于增大壓強(qiáng)平衡不移動；
（5）先計(jì)算濃度商，根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)與濃度商相對大小確定反應(yīng)方向．

解答 解：（1）參加反應(yīng)的n（O₂）=（1-0.5）mol=0.5mol，則參加反應(yīng)的n（N₂）=n（O₂）（反應(yīng)）=0.5mol，v（N₂）=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$=$\frac{\frac{0.5mol}{2L}}{5min}$=0.05mol/（L．min），
故答案為：0.05mol/（L．min）；
（2）A．消耗1mol N₂同時生成1mol O₂，生成1mol O₂同時生成1mol N₂，氮?dú)庹�逆反�?yīng)速率相等，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故A正確；
B．反應(yīng)前后氣體總質(zhì)量不變、容器體積不變，所以無論反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)，混合氣體密度始終不變，不能據(jù)此判斷平衡狀態(tài)，故B錯誤；
C．反應(yīng)前后氣體總物質(zhì)的量不變、質(zhì)量不變，則混合氣體平均相對分子質(zhì)量不變，不能據(jù)此判斷平衡狀態(tài)，故C錯誤；
D．2v_正（N₂）=v_逆（NO）=2v_逆（N₂），正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故D正確；
故選AD；
（3）A．該反應(yīng)的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡正向移動，化學(xué)平衡常數(shù)增大，符合圖象，故A正確；
B．催化劑加快反應(yīng)速率，縮短反應(yīng)到達(dá)平衡的時間，但平衡不移動，所以NO濃度相同，不符合圖象，故B錯誤；
C．溫度越高，化學(xué)反應(yīng)速率越快，反應(yīng)到達(dá)平衡的時間越短，升高溫度平衡正向移動，氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率增大，符合圖象，故C正確；
故選AC；
（4）該反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變，反應(yīng)達(dá)到平衡后再加入NO，化學(xué)反應(yīng)速率增大，加入NO等效為增大壓強(qiáng)平衡不移動，各物質(zhì)的含量不變，所以此時平衡混合氣中NO的體積分?jǐn)?shù)不變，
故答案為：不變；
（5）濃度商=$\frac{（3×1{0}^{-3}）^{2}}{2.5×1{0}^{-1}×4.0×1{0}^{-2}}$=9×10^-4＜K，平衡正向移動，
故答案為：向正反應(yīng)方向進(jìn)行；濃度商小于平衡常數(shù)．

點(diǎn)評 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算、化學(xué)平衡狀態(tài)判斷、外界條件對化學(xué)平衡移動影響等知識點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生分析判斷及計(jì)算能力，明確化學(xué)反應(yīng)原理及平衡狀態(tài)判斷依據(jù)是解本題關(guān)鍵，難點(diǎn)是（4）題判斷，注意等效平衡的靈活運(yùn)用，題目難度中等．