Question

14．在2L恒容密閉容器中，800℃時反應2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）體系中，n（NO）隨時間的變化如下表：

時間（s）	0	1	2	3	4	5
n（NO）（mol）	0.020	0.010	0.008	0.007	0.007	0.007

（1）寫出該反應的平衡常數(shù)表達式：$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）×c（{O}_{2}）}$，已知K（300℃）＞K（350℃），則該反應正反應為放熱 反應（填“放熱”或“吸熱”），升高溫度，正反應速率增大，（填“增大”“減小”或“不變”）
（2）圖中表示NO₂的變化的曲線是b，用氧氣表示0-2s內該反應平均反應速率v（O₂）=1.5×10^-3mol•L^-1•s^-1．
（3）求達平衡時NO的轉化率為65%．
（4）能說明該反應已經達到平衡狀態(tài)的是bc．
a．v（NO₂）=2v（O₂）     b．容器內壓強保持不變
c．v（NO）_逆=2v（O₂）_正   d．容器內的密度保持不變
（5）能夠使該反應的反應速率增大，且平衡向正反應方向移動的是b．
a．及時分離出NO₂氣體 b．增大O₂的濃度．c．適當升高溫度      d．使用高效催化劑．

Answer 1

分析 （1）平衡常數(shù)指：一定溫度下，可逆反應到達平衡，生成物濃度系數(shù)次冪乘積與反應物濃度系數(shù)次冪乘積之比；
溫度越高，平衡常數(shù)越小，說明升高溫度平衡逆向移動，正反應為放熱反應；
升高溫度，正逆速率都增大；
由表中數(shù)據可知從3s開始，NO的物質的量為0.007mol，不再變化，屬于可逆反應，3s時反應達平衡，5s時消耗的NO為0.02mol-0.007mol=0.013mol，進而計算NO轉化率；
（2）NO₂是產物，隨反應進行濃度增大，平衡時△c（NO₂）=△c（NO）；
根據v=$\frac{△c}{△t}$計算v（NO），再利用速率之比等于化學計量數(shù)之比計算v（O₂）；
（3）平衡時NO的轉化率=$\frac{反應的NO物質的量}{NO起始物質的量}$×100%；
（4）可逆反應達到平衡時，v正=V逆 （同種物質表示）或正逆速率之比等于化學計量數(shù)之比（不同物質表示），反應混合物各組分的物質的量、濃度、含量不再變化，以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化，判斷平衡的物理量隨反應進行發(fā)生變化，該物理量由變化到不再變化，說明到達平衡；
（5）a．及時分離出NO₂氣體，生成物濃度降低，反應速率減小；
b．增大反應物O₂的濃度，反應速率增大，平衡正向移動；
c．適當升高溫度，平衡逆向移動；
d．使用高效催化劑不影響平衡移動．

解答 解：（1）2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）的平衡常數(shù)表達式K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）×c（{O}_{2}）}$；
溫度越高，平衡常數(shù)越小，說明升高溫度平衡逆向移動，正反應為放熱反應；
升高溫度，正、逆反應速率都增大，
故答案為：$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）×c（{O}_{2}）}$；放熱；增大；
（2）NO₂是產物，隨反應進行濃度增大，平衡時△c（NO₂）=△c（NO）=$\frac{0.02mol-0.007mol}{2L}$=0.0065mol/L，所以圖中表示NO₂變化的曲線是b；
2s內用NO表示的平均反應速率v（NO）=$\frac{\frac{0.02mol-0.008mol}{2L}}{2s}$=3.0×10^-3mol•L^-1•s^-1，速率之比等于化學計量數(shù)之比，所以v（O₂）=$\frac{1}{2}$v（NO）=$\frac{1}{2}$×3.0×10^-3mol•L^-1•s^-1=1.5×10^-3mol•L^-1•s^-1，
故答案為：b；1.5×10^-3mol•L^-1•s^-1；
（3）由表中數(shù)據可知從3s開始，NO的物質的量為0.007mol，不再變化，3s時反應達平衡，平衡時消耗的NO為0.02mol-0.007mol=0.013mol，平衡時NO轉化率為$\frac{0.013mol}{0.02mol}$×100%=65%，
故答案為：65%；
（4）a．表示同一方向反應速率，v（NO₂）自始至終為v（O₂）的2倍，不能說明達到平衡，若分別為正、逆速率，等于化學計量數(shù)之比，反應到達平衡，故a錯誤；
b．隨反應進行，反應混合氣體總的物質的量在減小，壓強減小，壓強保持保持不變，說明反應到達平衡，故b正確；
c．不同物質表示速率，到達平衡時，正逆速率之比等于化學計量數(shù)之比，v_逆（NO）：v_正（O₂）=2：1，即v_逆（NO）=2v_正（O₂），故c正確；
d．混合氣體的總質量不變，容器容積為定值，所以密度自始至終不變，不能說明達到平衡，故d錯誤．
故選：bc；
（5）a．及時分離出NO₂氣體，平衡正向移動，但生成物濃度降低，反應速率減小，故a錯誤；
b．增大反應物O₂的濃度，反應速率增大，平衡正向移動，故b正確；
c．適當升高溫度，反應速率加快，但平衡逆向移動，故c錯誤
d．使用高效催化劑可以加快反應速率，但不影響平衡移動，故d錯誤，
故選：b．

點評 本題考查化學平衡計算與影響因素、平衡狀態(tài)判斷、反應速率計算等，注意判斷平衡的物理量隨反應進行發(fā)生變化，該物理量由變化到不再變化，說明到達平衡，注意對基礎知識的理解掌握，難度中等．