Question

18．臭氧是理想的煙氣脫硝劑，其脫硝反應(yīng)為2NO₂（g）+O₃（g）?N₂O₅（g）+O₂（g），在T溫度下，向2.0L恒容密閉容器中充入2.0mol NO₂和1.0mol O₃，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后達(dá)到平衡．反應(yīng)過(guò)程中測(cè)定的部分?jǐn)?shù)據(jù)見(jiàn)下表：

t/s	0	3	6	12	24
n（O2）/mol	0	0.36	0.60	0.80	0.80

下列有關(guān)說(shuō)法正確的是（　�。�

• A． 反應(yīng)在0～3 s內(nèi)的平均速率v（NO₂）=0.24 mol•L^-1•s^-1
• B． 24 s后，若保持其他條件不變，降低溫度，達(dá)到新平衡時(shí)測(cè)得c（O₂）=0.44 mol•L^-1，則反應(yīng)的△H＜0
• C． 在T溫度下，起始時(shí)向容器中充入1.0 mol NO₂、0.5 mol O₃和0.50 mol N₂O₅、0.50 mol O₂，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，壓強(qiáng)為起始時(shí)的0.88倍
• D． 在T溫度下，起始時(shí)向容器中充入2.0 mol N₂O₅和2.0 mol O₂，達(dá)到平衡時(shí)，N₂O₅的轉(zhuǎn)化率大于20%

Answer 1

分析 A．根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算v（O₂），再利用速率之比等于其化學(xué)計(jì)量數(shù)之比計(jì)算v（NO₂）；
B．由表中數(shù)據(jù)可知，12s與24s時(shí)氧氣的物質(zhì)的量均為0.8mol，說(shuō)明12s時(shí)可逆反應(yīng)到達(dá)平衡，平衡時(shí)氧氣的濃度為$\frac{0.8mol}{2L}$=0.4mol/L，降低溫度，達(dá)到新平衡時(shí)測(cè)得c（O₂）=0.44mol/L，氧氣濃度增大，說(shuō)明降低溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)；
C．容器體積不變，在T溫度下，起始時(shí)向容器中充入1.0molNO₂、0.5molO₃和0.50molN₂O₅、0.50molO₂，轉(zhuǎn)化到左邊相當(dāng)于起始投入2.0molNO₂和1.0molO₃，與原平衡為完全等效平衡，平衡時(shí)壓強(qiáng)相等，即平衡時(shí)混合氣體總物質(zhì)的量相等，結(jié)合表中數(shù)據(jù)計(jì)算平衡時(shí)混合氣體總物質(zhì)的量，再利用壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比計(jì)算；
D．在T溫度下，起始時(shí)向容器中充入2.0molN₂O₅和2.0molO₂，轉(zhuǎn)化到左邊相當(dāng)于起始投入4.0molNO₂和2.0molO₃，所到達(dá)的平衡狀態(tài)相當(dāng)于在原平衡的基礎(chǔ)上壓強(qiáng)增大一倍，平衡先正反應(yīng)方向移動(dòng)，平衡時(shí)N₂O₅的物質(zhì)的量大于2×0.8mol=1.6mol，故參加反應(yīng)的N₂O₅的物質(zhì)的量小于2mol-1.6mol=0.4mol，據(jù)此計(jì)算判斷．

解答 解：A．由表中數(shù)據(jù)可知，3s內(nèi)壓強(qiáng)物質(zhì)的量變化量為0.36mol，容器體積為2L，故0～3s內(nèi)v（O₂）=$\frac{\frac{0.36mol}{2L}}{3s}$=0.06mol/（L．s），速率之比等于其化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，故v（NO₂）=2v（O₂）=2×0.06mol/（L．s）=0.12mol/（L．s），故A錯(cuò)誤；
B．由表中數(shù)據(jù)可知，12s與24s時(shí)氧氣的物質(zhì)的量均為0.8mol，說(shuō)明12s時(shí)可逆反應(yīng)到達(dá)平衡，平衡時(shí)氧氣的濃度為$\frac{0.8mol}{2L}$=0.4mol/L，降低溫度，達(dá)到新平衡時(shí)測(cè)得c（O₂）=0.44mol/L，氧氣濃度增大，說(shuō)明降低溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即△H＜0，故B正確；
C．容器體積不變，在T溫度下，起始時(shí)向容器中充入1.0molNO₂、0.5molO₃和0.50molN₂O₅、0.50molO₂，轉(zhuǎn)化到左邊相當(dāng)于起始投入2.0molNO₂和1.0molO₃，與原平衡為完全等效平衡，平衡時(shí)壓強(qiáng)相等，12s到達(dá)平衡時(shí)氧氣的物質(zhì)的量為0.8mol，則：
2NO₂（g）+O₃（g）?N₂O₅（g）+O₂（g）  物質(zhì)的量減少
                           1         1
                           0.8mol    0.8mol
故原平衡中平衡時(shí)氣體物質(zhì)的量為2mol+1mol-0.8mol=2.2mol，即起始時(shí)向容器中充入1.0molNO₂、0.5molO₃和0.50molN₂O₅、0.50molO₂到達(dá)平衡時(shí)，混合氣體總物質(zhì)的量為2.2mol，平衡時(shí)壓強(qiáng)為起始的$\frac{2.2mol}{（1+0.5+0，5+0.5）mol}$=0.88倍，故C正確；    
D．在T溫度下，起始時(shí)向容器中充入2.0molN₂O₅和2.0molO₂，轉(zhuǎn)化到左邊相當(dāng)于起始投入4.0molNO₂和2.0molO₃，所到達(dá)的平衡狀態(tài)相當(dāng)于在原平衡的基礎(chǔ)上壓強(qiáng)增大一倍，平衡先正反應(yīng)方向移動(dòng)，平衡時(shí)N₂O₅的物質(zhì)的量大于2×0.8mol=1.6mol，故參加反應(yīng)的N₂O₅的物質(zhì)的量小于2mol-1.6mol=0.4mol，則達(dá)到平衡時(shí)，N₂O₅的轉(zhuǎn)化率小于$\frac{0.4mol}{2mol}$×100%=20%，故D錯(cuò)誤，
故選BC．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡有關(guān)計(jì)算及影響因素、反應(yīng)速率有關(guān)計(jì)算等，側(cè)重考查等效平衡，C、D選項(xiàng)中關(guān)鍵是構(gòu)建等效平衡途徑，若利用平衡常數(shù)計(jì)算相對(duì)比較麻煩，難度中等．