Question

【題目】霧霾嚴重影響人們的生活， 霧霾的形成與汽車排放的 NOx等有毒氣體有關。

(1)可以通過活性炭處理汽車尾氣，原理為：C(s)＋2NO(g)N2(g)＋CO2 (g) H<0。

①下列情況能說明該反應達到平衡狀態(tài)的是（ ）

A．2ν正(NO) =ν逆(CO2)

B．在恒溫、恒容的容器中，混合氣體的壓強保持不變

C．在絕熱、恒容的容器中，反應的平衡常數(shù)不再變化

D．在恒溫、恒壓的容器中， 混合氣體的密度保持不變

②在恒溫、恒容條件下， 加入2 mol C(s)和2 mol NO(g)達平衡后，再在絕熱、恒容條件下，加入1 mol NO重新達平衡后， N2的百分含量將____________(填“增大”、“減小”、“不變”）。

(2)臭氧是理想的煙氣脫硝試劑，原理為：2NO2(g)＋O3(g)N2O5(g)＋O2(g)。若在容積為10L的密閉容器中進行該反應，起始時充入0.4 molNO2、0.2 molO3，反應在不同條件下進行，反應體系總壓強隨時間的變化如圖所示。

①實驗a從開始至平衡時的反應速率v(O3)＝_________；實驗c中NO2的平衡轉化率為___________。

②與實驗a相比，其他兩組改變的實驗條件分別是：b_________，c__________。

③M點的逆反應速率 v(逆)____________N點的正反應速率v(正)(填“>”、“<”或“＝”)。

④若在N點時，維持溫度和壓強不變，t1時再加入0.4 molNO2、0.2 mol O3，請在圖中畫出逆反應速率在t1后隨時間t的變化曲線圖。

Answer 1

【答案】

（1）①CD ②減小；

（2）①2.5×10－4 mol ·L－1·min－1， 30%；

②b：使用催化劑 c：升高溫度 ；③<；

④。

【解析】

試題分析：（1）已知通過活性炭處理汽車尾氣，原理為：C(s)＋2NO(g) N2(g)＋CO2(g) H<0。

①A．根據對同一化學反應來說，用不同物質表示化學反應速率時，速率比等于化學計量數(shù)之比可知，當ν正(NO) =2ν逆(CO2)時，正逆反應速率相等，故A錯誤；B．反應C(s)＋2NO(g)N2(g)＋CO2(g)前后氣體分子數(shù)相等，混合氣體的壓強始終保持不變，與是否達到平衡無關，故B錯誤；C．在絕熱、恒容的容器中，反應的平衡常數(shù)不再變化，說明溫度恒定，能說明該反應達到平衡狀態(tài)，故C正確；D．該反應氣體體積不變，但氣體的質量增加，所以密度增大。當混合氣體的密度保持不變時說明已經達到了化學平衡狀態(tài)，故D正確。

②C(s)＋2NO(g)N2(g)＋CO2(g) H<0，為放熱反應，在絕熱、恒容條件下，加入1molNO重新達平衡后， 體系溫度升高，平衡向逆反應方向移動，N2的百分含量將減小。

（2）①設實驗a達到平衡后氣體物質的量為xmol，則180/150=(0.4+0.2)/x，解得x=0.5，氣體減少0.1mol。依據方程式2NO2(g)＋O3(g)N2O5(g)＋O2(g)可知參加反應的NO20.2mol，O30.1mol。所以，從開始至平衡時△c=0.1mol/10L=0.01mol/L，反應速率v(O3)＝0.01mol/L÷40min=2.5×10-4mol/(Lmin)；

設實驗c達到平衡時氣體物質的量為ymol，則190/171=(0.4+0.2)/y，解得y=0.54，氣體減少0.06mol。依據方程式2NO2(g)＋O3(g)N2O5(g)＋O2(g)可知參加反應的NO20.12mol，中NO2的平衡轉化率為：0.12mol/0.4mol×100%=30%。

②由圖像可知，b改變條件好反應速率加快、平衡不移動，故與實驗a相比，b兩組改變的實驗條件是使用了催化劑；依據①的分析可知，c達到平衡后正向進行的程度減小、反應速率加快，所以改變的條件應該是升高溫度。

③M點在a線上、N點在c線上，由②知c溫度高，二者達到平衡狀態(tài)時c線比a線速率大，且N點正逆反應速率相等、M點正反應速率大于逆反應速率，故M點的逆反應速率 v(逆) <N點的正反應速率v(正)。

④若在N點時，維持溫度和壓強不變，t1時再加入0.4 molNO2、0.2 mol O3，充入瞬間逆反應速率突然減小，隨著反應進行，平衡向正反應方向移動，逆反應速率逐漸增大，當達到新平衡狀態(tài)時與原平衡是等效平衡，正逆反應速率與原平衡相等。所以，逆反應速率在t1后隨時間t的變化曲線如下圖所示：。