Question

2．在一個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，O₂的轉(zhuǎn)化率隨時間的變化關(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，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：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點(diǎn)沒有達(dá)到平衡狀態(tài)，正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，而B點(diǎn)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，正逆反應(yīng)速率相等；
②平衡時氧氣的轉(zhuǎn)化率是0.6，消耗氧氣是0.6nmol，根據(jù)方程式可知同時消耗NO是1.2nmol，以此計(jì)算NO的平衡轉(zhuǎn)化率；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)于增大壓強(qiáng)，平衡向體積減小的正反應(yīng)方向進(jìn)行；
③到達(dá)B點(diǎn)后，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，則物質(zhì)的濃度不再發(fā)生變化、平衡時正逆反應(yīng)速率相等及衍生的物質(zhì)的量不變
（2）根據(jù)圖1和圖2可知反應(yīng)的熱化學(xué)方程式分別是①NO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=NO₂（g）△H=143kJ/mol-287kJ/mol=-144kJ/mol，
②4NO₂（g）+O₂（g）=2N₂O₅（g）△H=372kJ/mol-583kJ/mol=-211kJ/mol，
由蓋斯定律可知①×4+②即得到4NO（g）+3O₂（g）=2N₂O₅（g）；
（3）氧氣在正極通入，石墨Ⅱ是正極，石墨I(xiàn)是負(fù)極，N₂O₄失去電子轉(zhuǎn)化為N₂O₅，以此來解答．

解答 解：（1）①A點(diǎn)沒有達(dá)到平衡狀態(tài)，正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率．B點(diǎn)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，正逆反應(yīng)速率相等，因此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平衡時氧氣的轉(zhuǎn)化率是0.6，消耗氧氣是0.6nmol，根據(jù)方程式可知同時消耗NO是1.2nmol，則NO的平衡轉(zhuǎn)化率為$\frac{1.2nmol}{4nmol}$×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)于增大壓強(qiáng)，平衡向體積減小的正反應(yīng)方向進(jìn)行，因此當(dāng)達(dá)到新平衡時，則NO的百分含量小于B點(diǎn)NO的百分含量，
故答案為：30%；小于；
③到達(dá)B點(diǎn)后，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，則
A．物質(zhì)的濃度不再發(fā)生變化，所以容器內(nèi)氣體顏色不再變化，故A正確；
B．平衡時正逆反應(yīng)速率相等，則v_正（NO）=2 v_正（O₂，故B正確；
C．平均相對分子質(zhì)量是氣體的質(zhì)量與氣體總物質(zhì)的量的比值，正方應(yīng)是體積減小的，所以氣體平均摩爾質(zhì)量在此條件下達(dá)到最大，故C正確；
D．氣體的質(zhì)量和容器的容積均不變，則容器內(nèi)氣體密度不再變化，故D正確；
故答案為：ABCD；
（2）根據(jù)圖1和圖2可知反應(yīng)的熱化學(xué)方程式分別是①NO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=NO₂（g）△H=143kJ/mol-287kJ/mol=-144kJ/mol，
②4NO₂（g）+O₂（g）=2N₂O₅（g）△H=372kJ/mol-583kJ/mol=-211kJ/mol，
由蓋斯定律可知①×4+②即得到4NO（g）+3O₂（g）=2N₂O₅（g）△H=-787kJ/mol，
故答案為：-787kJ/mol；
（3）氧氣在正極通入，石墨Ⅱ是正極，石墨I(xiàn)是負(fù)極，N₂O₄失去電子轉(zhuǎn)化為N₂O₅，電極反應(yīng)式為N₂O₄+2NO₃^--2e^-=2N₂O₅，
故答案為：N₂O₅；N₂O₄+2NO₃^--2e^-=2N₂O₅．

點(diǎn)評 本題考查化學(xué)平衡的計(jì)算，為高頻考點(diǎn)，把握平衡影響因素、蓋斯定律應(yīng)用、電極反應(yīng)書寫為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與應(yīng)用能力的考查，綜合性較強(qiáng)，題目難度不大．