Question

汽車尾氣里含有的NO氣體是由于內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）已知：N₂（g）+2O₂（g）?2NO₂（g）△H₁；2NO₂（g）?O₂+2NO（g）△H₂；△H=

 

（用含△H₁、△H₂的表達式表示）；
（2）某溫度下，向2L的密閉容器中充入N₂和O₂各1mol，5分鐘后O₂的物質的量為0.5mol，則NO的反應速率

 

；
（3）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

 

；
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量不變
D．2v_正（N₂）=v_逆（NO）
（4）下圖是反應N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）的“K-T”、“c（NO）-t”圖，由圖A可以推知該反應為

 

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

 

；
（5）T℃時，某時刻測得容器內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）

 

（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

考點：熱化學方程式,反應速率的定量表示方法,化學平衡的影響因素,化學平衡狀態(tài)的判斷

專題：化學平衡專題

分析：（1）根據(jù)題干熱化學方程式和蓋斯定律進行計算得到反應熱；
（2）根據(jù)變化的物質的量之比等于化學計量數(shù)之比求出△n（NO），再利用v=

△n V

△t

計算；
（3）可逆反應達到平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等（同種物質）或正逆反應速率之比等于系數(shù)之比（不同物質），平衡時各種物質的物質的量、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；
（4）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；
（5）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）①N₂（g）+2O₂（g）?2NO₂（g）△H₁；
②2NO₂（g）?O₂+2NO（g）△H₂；
根據(jù)蓋斯定律，由①+②得到：N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）△H=△H₁+△H₂；
故答案為：△H₁+△H₂；
（2）5分鐘內，△n（O₂）=1mol-0.5mol=0.5mol，由N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）可知△n（NO）=1mol，v（NO）=

1mol 2L

5min

=0.1mol/（L?min）；
故答案為：0.1mol/（L?min）；
（3）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），反應達到平衡，故A選；
B．混合氣體的總質量不變，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．混合氣體的總質量不變，總的物質的量也不變，無論反應是否平衡，混合氣體平均相對分子質量不變，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），反應達到平衡，故D選；
故選：AD；　
（4）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；
（5）T℃時，某時刻測得容器內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=

0.50 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=

(0.5+2X)2

(0.2-X)? (0.2-X)

=9.0，解得X=0.020，
N₂在混合氣體的體積百分數(shù)為

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：本題考查了蓋斯定律的運用、化學反應速率的計算、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．