Question

11．在一個(gè)容積不變的密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)：2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）
（1）當(dāng)n（NO）：n（O₂）=4：1時(shí)，O₂的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖1所示．

①A點(diǎn)的逆反應(yīng)速率v_逆 （O₂）小于B點(diǎn)的正反應(yīng)速率v_正（O₂）（填“大于”、“小于”或“等于”）．
②NO的平衡轉(zhuǎn)化率為30%；當(dāng)達(dá)到B點(diǎn)后往容器中再以4：1加入些NO和 O₂，當(dāng)達(dá)到新平衡時(shí)，則NO的百分含量小于B點(diǎn)NO的百分含量（填“大于”、“小于”或“等于”）．
③到達(dá)B點(diǎn)后，下列關(guān)系正確的是ABCD．  A．容器內(nèi)氣體顏色不再變化  B．v_正（NO）=2v_正（O₂）
C．氣體平均摩爾質(zhì)量在此條件下達(dá)到最大      D．容器內(nèi)氣體密度不再變化
（2）在圖2和圖3中出現(xiàn)的所有物質(zhì)都為氣體，分析圖2和圖3，可推測(cè)：
4NO（g）+3O₂（g）=2N₂O₅（g）△H=-787kJ/mol
（3）降低溫度，NO₂（g）將轉(zhuǎn)化為N₂O₄（g），以N₂O₄、O₂、熔融NaNO₃組成的燃料電池裝置如圖4所示，在使用過(guò)程中石墨I(xiàn)電極反應(yīng)生成一種氧化物Y，Y為N₂O₅，有關(guān)石墨I(xiàn)電極反應(yīng)式可表示為：N₂O₄+2NO₃^--2e^-=2N₂O₅．

Answer 1

分析 （1）①A到B點(diǎn)氧氣的轉(zhuǎn)化率增大，說(shuō)明反應(yīng)正向進(jìn)行；
②平衡時(shí)壓強(qiáng)轉(zhuǎn)化率為60%，當(dāng)n（NO）：n（O₂）=4：1時(shí)設(shè)NO為4，O₂為1，結(jié)合化學(xué)平衡三行計(jì)算得到；當(dāng)達(dá)到B點(diǎn)后往容器中再以4：1加入些NO和 O₂，相當(dāng)于中等容器中氣體壓強(qiáng)，平衡正向進(jìn)行；
③到達(dá)B點(diǎn)即達(dá)到平衡狀態(tài)，正逆反應(yīng)速率相同，各組分含量保持不變；
（2）依據(jù)圖象分別寫出對(duì)應(yīng)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式，結(jié)合蓋斯定律計(jì)算4NO（g）+3O₂（g）═2N₂O₅（g）反應(yīng)的焓變；
（3）燃料原電池中，負(fù)極上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；先根據(jù)化合價(jià)判斷生成氧化物N₂O₅的電極，再根據(jù)離子的放電順序?qū)懗鲭姌O反應(yīng)式．

解答 解：（1）①A到B點(diǎn)氧氣的轉(zhuǎn)化率增大，說(shuō)明反應(yīng)正向進(jìn)行，A點(diǎn)的逆反應(yīng)速率v_逆 （O₂）小于B點(diǎn)的正反應(yīng)速率v_正（O₂），
故答案為：小于；
②平衡時(shí)壓強(qiáng)轉(zhuǎn)化率為60%，當(dāng)n（NO）：n（O₂）=4：1時(shí)設(shè)NO為4，O₂為1，則轉(zhuǎn)化的氧氣為0.6，結(jié)合化學(xué)平衡三行計(jì)算，
      2NO（g）+O₂（g）═2NO₂（g）
起始量  4      1         0
變化量  1.2    0.6       1.2
平衡量 2.8     0.4       1.2
NO的平衡轉(zhuǎn)化率$\frac{1.2}{4}$×100%=30%，
當(dāng)達(dá)到B點(diǎn)后往容器中再以4：1加入些NO和 O₂，相當(dāng)于中等容器中氣體壓強(qiáng)，平衡正向進(jìn)行，一氧化氮百分含量減小，NO的百分含量小于B點(diǎn)NO的百分含量，
故答案為：30%；小于；
③2NO（g）+O₂（g）═2NO₂（g）反應(yīng)是氣體體積進(jìn)行的放熱反應(yīng)，
A．容器內(nèi)氣體顏色不再變化，說(shuō)明二氧化氮濃度不變，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故A正確；          
B．速率之比等于化學(xué)方程式計(jì)量數(shù)之比為正反應(yīng)速率之比，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)v_正（NO）=2v_正（O₂），故B正確；
C．達(dá)到平衡狀態(tài)氣體質(zhì)量不變，物質(zhì)的量不變，氣體平均摩爾質(zhì)量在此條件下達(dá)到最大，故C正確；      
D．達(dá)到平衡狀態(tài)，容器內(nèi)氣體密度不再變化，故D正確；
故答案為：ABCD；
（2）熱化學(xué)方程式為①NO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=NO₂（g）△H=143KJ/mol-287KJ/mol=-144KJ/mol，
②4NO₂（g）+O₂（g）=2N₂O₅（g）△H=（372-583）KJ/mol=-211KJ/mol，
依據(jù)蓋斯定律計(jì)算①×4+②得到4NO（g）+3O₂（g）═2N₂O₅（g）△H=-787kJ/mol，
故答案為：-787kJ/mol；
（3）以N₂O₄、O₂、熔融NaNO₃組成的燃料電池裝置如下圖所示，在使用過(guò)程中石墨I(xiàn)電極反應(yīng)生成一種氧化物Y，N₂O₄在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，元素化合價(jià)升高為+5價(jià)，氧化物為N₂O₅，反應(yīng)的電極反應(yīng)為：N₂O₄+2NO₃^--2e^-=2 N₂O₅，
故答案為：N₂O₅；N₂O₄+2NO₃^--2e^-=2 N₂O₅．

點(diǎn)評(píng) 本題綜合考查圖象分析、化學(xué)平衡影響因素、平衡標(biāo)志的判斷、平衡計(jì)算、熱化學(xué)方程式書寫、原電池原理等知識(shí)點(diǎn)，為高考常見題型和高頻考點(diǎn)，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和計(jì)算能力的考查，本題注意把握化學(xué)平衡的計(jì)算方法，答題時(shí)把握做題思路，難度中等．