Question

9．溫度為T₁時，在三個容積均為1L的恒容密閉容器中僅發(fā)生反應：2NO₂（g）?2NO（g）+O₂ （g） （正反應吸熱）．實驗測得：v_正=v （NO₂ ）_消耗=k_正c²（NO₂ ），v_逆=v（NO）_消耗=2v （O₂ ）_消耗=k_逆c² （NO）•c（O₂ ），k_正、k_逆為速率常數(shù)，受溫度影響．下列說法正確的是（　　）

容器編號	物質的起始濃度（mol•L-1）			物質的平衡濃度（mol•L-1）
	c（NO2）	c（NO）	c（O2）	c（O2）
Ⅰ	0.6	0	0	0.2
Ⅱ	0.3	0.5	0.2
Ⅲ	0	0.5	0.35

• A． 達平衡時，容器Ⅰ與容器Ⅱ中的總壓強之比為 4：5
• B． 達平衡時，容器Ⅱ中 c（O₂ ）/c（NO₂ ） 比容器Ⅰ中的大
• C． 達平衡時，容器Ⅲ中 NO 的體積分數(shù)小于50%
• D． 當溫度改變?yōu)?nbsp;T₂時，若 k_正=k_逆，則 T₂＞T₁

Answer 1

分析 A．I中的反應2NO₂（g）?2NO（g）+O₂ （g）
開始（mol/L）0.6             0             0
反應（mol/L）0.4            0.4           0.2
平衡（mol/L）0.2             0.4          0.2
化學平衡常數(shù)K=$\frac{0．{4}^{2}×0.2}{0．{2}^{2}}$=0.8
容器體積為1L，則平衡時I中氣體總物質的量=1L×（0.2+0.4+0.2）mol/L=0.8mol，
恒容恒溫時氣體壓強之比等于其物質的量之比，如果平衡時I、II中壓強之比為4：5，則II中平衡時氣體總物質的量為1mol，II中開始時濃度商=$\frac{0．{5}^{2}×0.2}{0．{3}^{2}}$=$\frac{5}{9}$＜0.8，則平衡正向移動；
B．如果II中平衡時 c（NO₂）=c（O₂），設參加反應的 c（NO₂）=xmol/L，則0.3-x=0.2+0.5x，x=$\frac{1}{15}$，
平衡時 c（NO₂）=c（O₂）=$\frac{7}{30}$mol/L，c（NO）=0.5mol/L+$\frac{1}{15}$mol/L=$\frac{17}{30}$mol/L，II中$\frac{（\frac{17}{30}）^{2}×\frac{7}{30}}{（\frac{7}{30}）^{2}}$≈1.3＞0.8，說明II中平衡時應該存在 c（NO₂）＞c（O₂）；
C．如果III中NO和氧氣完全轉化為二氧化氮，則c（NO₂）=0.5mol/L，且容器中還有 c（O₂）=0.1mol/L剩余，與I相比，III是相當于增大壓強，平衡逆向移動，二氧化氮和氧氣之和所占體積比大于50%；
D．v_正=v （NO₂ ）_消耗=k_正c²（NO₂ ），v_逆=v（NO）_消耗=2v （O₂ ）_消耗=k_逆c² （NO）•c（O₂ ），
達到平衡狀態(tài)時正逆反應速率相等，則k_正c²（NO₂ ）=k_逆c² （NO）•c（O₂ ），且k_正=k_逆，則c²（NO₂ ）=c² （NO）•c（O₂ ），化學平衡常數(shù)K等于1．

解答 解：A．I中的反應2NO₂（g）?2NO（g）+O₂ （g）
開始（mol/L）0.6             0             0
反應（mol/L）0.4            0.4           0.2
平衡（mol/L）0.2             0.4          0.2
化學平衡常數(shù)K=$\frac{0．{4}^{2}×0.2}{0．{2}^{2}}$=0.8
容器體積為1L，則平衡時I中氣體總物質的量=1L×（0.2+0.4+0.2）mol/L=0.8mol，
恒容恒溫時氣體壓強之比等于其物質的量之比，如果平衡時I、II中壓強之比為4：5，則II中平衡時氣體總物質的量為1mol，II中開始時濃度商=$\frac{0．{5}^{2}×0.2}{0．{3}^{2}}$=$\frac{5}{9}$＜0.8，則平衡正向移動，平衡正向移動導致混合氣體總物質的量之和增大，所以達平衡時，容器Ⅰ與容器Ⅱ中的總壓強之比小于 4：5，故A錯誤；
B．如果II中平衡時 c（NO₂）=c（O₂），設參加反應的 c（NO₂）=xmol/L，則0.3-x=0.2+0.5x，x=$\frac{1}{15}$，
平衡時 c（NO₂）=c（O₂）=$\frac{7}{30}$mol/L，c（NO）=0.5mol/L+$\frac{1}{15}$mol/L=$\frac{17}{30}$mol/L，II中$\frac{（\frac{17}{30}）^{2}×\frac{7}{30}}{（\frac{7}{30}）^{2}}$≈1.3＞0.8，說明II中平衡時應該存在 c（NO₂）＞c（O₂），容器I中 c（O₂ ）/c（NO₂=1，所以達平衡時，容器Ⅱ中 c（O₂ ）/c（NO₂ ）小于1，則 比容器Ⅰ中的小，故B錯誤；
C．如果III中NO和氧氣完全轉化為二氧化氮，則c（NO₂）=0.5mol/L，且容器中還有 c（O₂）=0.1mol/L剩余，與I相比，III是相當于增大壓強，平衡逆向移動，二氧化氮和氧氣之和所占體積比大于50%，則達平衡時，容器Ⅲ中 NO 的體積分數(shù)小于50%，故C正確；
D．v_正=v （NO₂ ）_消耗=k_正c²（NO₂ ），v_逆=v（NO）_消耗=2v （O₂ ）_消耗=k_逆c² （NO）•c（O₂ ），
達到平衡狀態(tài)時正逆反應速率相等，則k_正c²（NO₂ ）=k_逆c² （NO）•c（O₂ ），且k_正=k_逆，則c²（NO₂ ）=c² （NO）•c（O₂ ），化學平衡常數(shù)K等于1，該溫度下的K大于0.8，且該反應的正反應是吸熱反應，說明升高溫度平衡正向移動，所以 T₂＞T₁，故D正確；
故選CD．

點評 本題考查化學平衡計算，為高頻考點，側重考查學生分析、計算及靈活運用知識解答問題能力，如果單純的根據(jù)設未知數(shù)計算要涉及一元三次方程而難以解答，這需要學生靈活運用知識巧妙的避開一元三次方程而解答問題，題目難度較大．