Question

【題目】研究氮氧化物的反應(yīng)機理，對于消除環(huán)境污染有重要意義。

（1）升高溫度絕大多數(shù)的化學(xué)反應(yīng)速率增大，但是2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的速率卻隨溫度的升高而減小，某化學(xué)小組為研究特殊現(xiàn)象的實質(zhì)原因，查閱資料知：2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的反應(yīng)歷程分兩步：

i：2NO(g)N2O2(g)(快),v1正＝k1正c2(NO)　v1逆＝k1逆c(N2O2)　ΔH1＜0

ii：N2O2(g)＋O2(g)2NO2(g)(慢),v2正＝k2正c(N2O2)c(O2)　v2逆＝k2逆c2(NO2)　ΔH2＜0

請回答下列問題：

①一定溫度下，反應(yīng)2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)達到衡狀態(tài)，請寫出用k1正、k1逆、k2正、k2逆表示的平衡常數(shù)表達式K＝________

②由實驗數(shù)據(jù)得到v2正～c(O2)的關(guān)系可用如圖表示。當(dāng)x點升高到某一溫度時，反應(yīng)重新達到平衡，則變?yōu)橄鄳?yīng)的點為___________(填字母)。

（2）100℃時，若將0.100 mol N2O4氣體放入1 L密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)N2O4(g)2NO2(g) ΔH＝＋24.4 kJ·mol－1。c(N2O4)隨時間的變化如表所示。回答下列問題：

①在0～40 s時段，化學(xué)反應(yīng)速率v(NO2)為______ mol·L－1·s－1

②下列能說明該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的是________(填選項字母)。

A．2v(N2O4)＝v(NO2) B．體系的顏色不再改變

C．混合氣體的密度不再改變 D．混合氣體的壓強不再改變

③該反應(yīng)達到平衡后，若只改變一個條件，達到新平衡時，下列能使NO2的體積分?jǐn)?shù)增大的是_________(填選項字母)。

A．充入一定量的NO2 B．增大容器的容積

C．分離出一定量的NO2 D．充入一定量的N2

④100℃時，若將9.2 g NO2和N2O4氣體放入1 L密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)N2O4(g)2NO2(g)。某時刻測得容器內(nèi)氣體的平均相對分子質(zhì)量為50，則此時v正(N2O4)_______v逆(N2O4)(填“＞”“＝”或“＜”)。

⑤上述反應(yīng)中，正反應(yīng)速率v正＝k正·p(N2O4)，逆反應(yīng)速率v逆＝k逆·p2(NO2)，其中k正、k逆為速率常數(shù)，若將一定量N2O4投入真空容器中恒溫恒壓分解（溫度298 K、壓強100 kPa），已知該條件下k正＝4.8×104 s－1，當(dāng)N2O4分解10%時，v正＝________kPa·s－1。

Answer 1

【答案】 a 0.0025 BD BC ＜ 3.9×106

【解析】

（1）①由反應(yīng)達平衡狀態(tài)，所以，所以， ，據(jù)此分析；

②的速率隨溫度的升高而減小，因為決定該反應(yīng)速率的是反應(yīng)②，故升高到溫度時v2正減小，且平衡逆向移動，氧氣的濃度增大；

（2）① ，由反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比，則；

②平衡狀態(tài)的判定；

③利用等效平衡思想解決；

④題干中給出的數(shù)據(jù)算出平均分子量=氣體總質(zhì)量氣體總的物質(zhì)的量= =57.5g/mol，某時刻測得容器內(nèi)氣體的平均相對分子質(zhì)量為50，說明反應(yīng)需向體積縮小的方向進行；

⑤列三段式解出的分壓，計算即可。

（1）①；②；目標(biāo)反應(yīng)，由反應(yīng)達平衡狀態(tài)，所以，所以， ,則 ，故答案為：；

②的速率隨溫度的升高而減小，因為決定該反應(yīng)速率的是反應(yīng)②，故升高到溫度時v2正減小，且平衡逆向移動，氧氣的濃度增大，所以反應(yīng)重新達到平衡，則變?yōu)橄鄳?yīng)的點為a，故答案為：a；

（2）①由表可知，040s時間內(nèi)的濃度由0.10mol/L減小為0.050mol/L，則其反應(yīng)速率為 ，由反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比，則的反應(yīng)速率為，故答案為：0.0025；

②A.未體現(xiàn)正逆反應(yīng)速率的關(guān)系，A錯誤；

B.體系的顏色不再改變，說明二氧化氮的濃度不變，B正確；

C.無論是否反應(yīng)，體系的混合氣體的總質(zhì)量不變，體積不變，故密度不變，C錯誤；

D.該反應(yīng)正反應(yīng)為體積增大的反應(yīng)，混合氣體的壓強不再改變，說明氣體的物質(zhì)的量不變，達到平衡狀態(tài)，D正確；

故答案為：BD；

③A. 充入一定量的，相當(dāng)于加壓，達新平衡時，則的體積分?jǐn)?shù)減小，故A錯誤；

B. 增大容器的容積，減壓，平衡向體積增大的方向移動，即正向移動，的體積分?jǐn)?shù)增大，故B正確；

C. 分離出一定量的，相當(dāng)于減壓，使的體積分?jǐn)?shù)增大，故C正確；

D. 充入一定量的，總壓增大，氣體分壓不變，不會引起化學(xué)平衡的移動，二氧化氮濃度不變，故D錯誤；

故答案為：BC；

④100℃時，將0.100mol氣體放入1L密閉容器中，平衡時，，，平均分子量=氣體總質(zhì)量氣體總的物質(zhì)的量= =57.5g/mol，將9.2g和氣體放入1L密閉容器中，某時刻測得容器內(nèi)氣體的平均相對分子質(zhì)量為50，說明反應(yīng)需向體積縮小的方向進行，即，故答案為：<；

⑤當(dāng)N2O4分解10%時,設(shè)投入的N2O4為1mol,轉(zhuǎn)化的N2O4為0.1mol，則：，故此時,則，故答案為：3.9×106。