Question

【題目】Ⅰ．利用測(cè)壓法在剛性反應(yīng)器中研究 T℃ 時(shí):

3NO2(g)3NO(g)＋O3(g) ΔH＝+317.3kJ·mol－1的分解反應(yīng)，體系的總壓強(qiáng) p隨時(shí)間 t 的變化如下表所示：

反應(yīng)時(shí)間/min	0	5	10	15	20	25	30
壓強(qiáng)/MPa	20.00	21.38	22.30	23.00	23.58	24.00	24.00

（1）該反應(yīng)達(dá)到平衡后的熵值較平衡前______________（填“增大”“減小”“不變”）。

（2）若降低反應(yīng)溫度，則平衡后體系壓強(qiáng) p____24.00 MPa（填“大于”“等于”“小于”）,原因是_____________________________________________________________________。15min 時(shí)，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率 α=__________%

Ⅱ．一定條件下，在體積為 2 L 的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：2NO2(g)2NO(g)+O2(g) ΔH>0。投入 2 mol NO2發(fā)生反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)測(cè)得：v正=k正c2(NO2)，v逆=k逆c2(NO)·c(O2)，k正、k逆為速率常數(shù)，受溫度影響。在溫度為 T℃ 時(shí) NO2 的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化的結(jié)果如圖所示。

（1）要提高 NO2轉(zhuǎn)化率，可采取的措施是________________ 、__________________。

（2）前2min內(nèi)，以NO2表示該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率為___________________。

（3）計(jì)算 A 點(diǎn)處v正/ v逆=_________________（保留一位小數(shù)）。

Answer 1

【答案】增大 小于 體積不變時(shí)，溫度降低，氣體分子間間隙減小，總壓降低；該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，降低溫度，平衡逆向移動(dòng)，氣體分子數(shù)減少，壓強(qiáng)降低。 45 升高溫度 將生成物之一及時(shí)分離。 0.2mol·L-1·min-1 9.1

【解析】

Ⅰ．（1）熵值是反應(yīng)體系的混亂度，反應(yīng)3NO2(g)3NO(g)＋O3(g)正方向是氣體總物質(zhì)的量增大的方向，則達(dá)到平衡后的熵值較平衡前增大；（2）平衡時(shí)氣體的總壓強(qiáng)為24.00MPa，在恒容條件下，該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，降低溫度，平衡逆向移動(dòng)，氣體分子數(shù)減少，壓強(qiáng)降低，另外溫度降低，氣體分子間隙也減小，容器內(nèi)的總壓強(qiáng)也減小，故降溫后平衡體系壓強(qiáng)p小于24.00 MPa；在恒溫恒容條件下，氣體的壓強(qiáng)與氣體的總物質(zhì)的量成正比，設(shè)起始時(shí)氣體NO2的物質(zhì)的量為nmol，則15min 時(shí)，容器內(nèi)壓強(qiáng)為23MPa，氣體的總物質(zhì)的量為mol，則：

3NO2(g)3NO(g)＋O3(g) △n

3 3 1 1

nmol mol-nmol

故反應(yīng)物NO2的轉(zhuǎn)化率α=×100%=45%；

Ⅱ．（1）對(duì)于反應(yīng)2NO2(g)2NO(g)+O2(g) ΔH>0，升高溫度、減小NO或O2的濃度以及增大容器的體積，均能使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，提高NO2的轉(zhuǎn)化率；（2）反應(yīng)進(jìn)行到2min時(shí)NO2的轉(zhuǎn)化率為0.4，則參加反應(yīng)的NO2的物質(zhì)的量為0.8mol，前2min內(nèi)，以NO2表示該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率為=0.2mol·L-1·min-1；（3）T℃ 時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)NO2的轉(zhuǎn)化率為0.5，則：

2NO2(g)2NO(g)+O2(g)

起始物質(zhì)的量（mol） 2 0 0

變化物質(zhì)的量（mol） 1 1 0.5

平衡物質(zhì)的量（mol） 1 1 0.5

平衡時(shí)v正=v逆，即k正c2(NO2) =k逆c2(NO)·c(O2)，故===0.25；A點(diǎn)處NO2的轉(zhuǎn)化率為0.3，則：

2NO2(g)2NO(g)+O2(g)

起始物質(zhì)的量（mol） 2 0 0

變化物質(zhì)的量（mol） 0.6 0.6 0.3

終了物質(zhì)的量（mol） 1.4 0.6 0.3

此時(shí)，=×=0.25×≈9.1。