Question

20．在2L密閉容器中，800℃時反應(yīng)2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）體系中，n（NO）隨時間的變化如表：

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(yīng)的平衡常數(shù)表達式：K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）c（{O}_{2}）}$，計算：達平衡時，NO的轉(zhuǎn)化率=65%，已知：K（300℃）＞K（350℃），該反應(yīng)是放熱反應(yīng)．（填“放熱”或“吸熱”）
（2）圖中表示NO₂的變化的曲線是b，用O₂表示從0～2s內(nèi)該反應(yīng)的平均速率v（O₂）=0.0015mol/（L•s）．
（3）能說明該反應(yīng)已經(jīng)達到平衡狀態(tài)的是BC．
A．單位時間內(nèi)消耗a mol NO，同時生成a mol NO₂
B．容器內(nèi)壓強保持不變
C．v_逆（NO）=2v_正（O₂）
D．容器內(nèi)的密度保持不變
（4）為使該反應(yīng)的反應(yīng)速率增大，且平衡向正反應(yīng)方向移動的是C．
A．及時分離出NO₂氣體      B．適當(dāng)升高溫度
C．增大O₂的濃度           D．選擇高效的催化劑．

Answer 1

分析 （1）化學(xué)平衡常數(shù)，是指在一定溫度下，可逆反應(yīng)都達到平衡時各生成物濃度的化學(xué)計量數(shù)次冪的乘積除以各反應(yīng)物濃度的化學(xué)計量數(shù)次冪的乘積所得的比值，據(jù)此書寫；達平衡時，NO的轉(zhuǎn)化率等于消耗量除以起始量，K（300℃）＞K（350℃），說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動，故正反應(yīng)是放熱反應(yīng)；
（2）由表中數(shù)據(jù)可知，平衡時c（NO）=$\frac{0.007mol}{2}$=0.0035mol/L，由方程式2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）可知，平衡時△c（NO）：△c（O₂）：△c（NO₂）=2：1：2，據(jù)此判斷表示NO₂的濃度變化的曲線，由圖中數(shù)據(jù)可知2s內(nèi)，NO的濃度變化量為0.01mol/L-0.004mol/L=0.006mol/L，根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計算v（NO），再根據(jù)速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比計算v（O₂）；
（3）根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的特征解答，當(dāng)反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度、百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化，解題時要注意，選擇判斷的物理量，隨著反應(yīng)的進行發(fā)生變化，當(dāng)該物理量由變化到定值時，說明可逆反應(yīng)到達平衡狀態(tài)；
（4）根據(jù)外界條件對反應(yīng)速率與平衡的移動分析解答．

解答 解：（1）可逆反應(yīng)2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）的平衡常數(shù)k=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）c（{O}_{2}）}$，
圖表中NO起始量為0.020mol，達平衡時物質(zhì)的量為0.0070mol，NO的轉(zhuǎn)化率=$\frac{0.020mol-0.0070mol}{0.020mol}$×100%=65%，
K（300℃）＞K（350℃），說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動，故正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，
故答案為：$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）c（{O}_{2}）}$；65%；放熱；
（2）由方程式2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）可知，平衡時△c（NO）：△c（O₂）：△c（NO₂）=2：1：2，由表中數(shù)據(jù)可知，平衡時△c（NO）=$\frac{0.02mol-0.007mol}{2L}$=0.00625mol/L，曲線b平衡時的濃度為0.00625mol/L，故曲線b表示NO₂的濃度變化，
由圖中數(shù)據(jù)可知2s內(nèi)，NO的濃度變化量為0.01mol/L-0.004mol/L=0.006mol/L，故v（NO）=$\frac{0.006mol/L}{2s}$=0.003mol/（L•s），根據(jù)速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比，故v（O₂）=$\frac{1}{2}$v（NO）=$\frac{1}{2}$×0.003mol/（L•s）=0.0015mol/（L•s），
故答案為：b；0.0015mol/（L•s）；
（3）A．單位時間內(nèi)消耗a mol NO，同時生成a mol NO₂，只能說明反應(yīng)正向進行，故不能說明到達平衡，故A錯誤；
B．隨反應(yīng)進行氣體的物質(zhì)的量減小，壓強增減小，容器內(nèi)壓強保持不變，說明到達平衡，故B正確；
C．不同物質(zhì)表示的正逆速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比，反應(yīng)到達平衡，故v_逆（NO）=2v_正（O₂），說明到達平衡，故C正確；
D．反應(yīng)混合氣體的質(zhì)量不變，容器的體積不變，密度始終不變，故容器內(nèi)物質(zhì)的密度保持不變，不能說明到達平衡，故D錯誤；
故選BC，
故答案為：BC；
（4）A．及時分離出NO₂氣體，平衡向正反應(yīng)移動，但反應(yīng)速率降低，故A錯誤；
B．適當(dāng)升高溫度，反應(yīng)速率增大，平衡向逆反應(yīng)移動，故B錯誤；
C．增大O₂的濃度，反應(yīng)速率增大，平衡向正反應(yīng)移動，故C正確；
D．選擇高效的催化劑，增大反應(yīng)速率，不影響平衡移動，故D錯誤；
故選C，
故答案為：C．

點評 本題考查平衡常數(shù)即影響因素、化學(xué)反應(yīng)速率、影響化學(xué)平衡的元素與平衡狀態(tài)的判斷等，難度中等，注意平衡狀態(tài)判斷選擇判斷的物理量，應(yīng)隨著反應(yīng)的進行發(fā)生變化，當(dāng)該物理量由變化到定值時，說明可逆反應(yīng)到達平衡狀態(tài)．