Question

15．在2L密閉容器內，800℃時反應：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	0.011	0.008	0.007	0.007	0.007

（1）寫出該反應的平衡常數表達式：K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）•c（{O}_{2}）}$．
（2）如圖中表示NO₂的變化的曲線是b．用O₂表示從0～2s內該反應的平均速率v=0.0015mol/（L•s）
（3）能說明該反應已達到平衡狀態(tài)的是bc．
a．v（NO_2）=2v（O₂）         b．容器內壓強保持不變
c．v_逆（NO）=2v_正（O₂）      d．容器內密度保持不變
（4）某同學查閱資料得知，該反應K_300℃＞K_350℃；25℃時，生成1molNO₂，熱量變化為56.4kJ．但是該同學由于疏忽，忘記注明“+”、“-”．根據題目信息，該反應的熱化學方程式為2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H=-112.8kJ/mol．
（5）為使該反應的反應速率增大，且平衡向正反應方向移動的是c．
a．及時分離除NO₂氣體         b．適當升高溫度
c．增大O₂的濃度             d．選擇高效催化劑．

Answer 1

分析 （1）化學平衡常數，是指在一定溫度下，可逆反應都達到平衡時各生成物濃度的化學計量數次冪的乘積除以各反應物濃度的化學計量數次冪的乘積所得的比值，據此書寫；
（2）由表中數據可知，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，據此判斷表示NO₂的濃度變化的曲線，
由圖中數據可知2s內，NO的濃度變化量為0.01mol/L-0.004mol/L=0.006mol/L，根據v=$\frac{△c}{△t}$計算v（NO），再根據速率之比等于化學計量數之比計算v（O₂）；
（3）根據化學平衡狀態(tài)的特征解答，當反應達到平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，各物質的濃度、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，隨著反應的進行發(fā)生變化，當該物理量由變化到定值時，說明可逆反應到達平衡狀態(tài)；
（4）K（300℃）＞K（350℃），說明升高溫度平衡向逆反應移動，說明正反應是放熱反應，然后根據25℃時生成1molNO₂放出熱量為56.4kJ寫出反應的化學方程式；
（5）根據外界條件對反應速率與平衡的移動分析解答．

解答 解（1）可逆反應2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）的平衡常數K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）•c（{O}_{2}）}$，
故答案為：$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）•c（{O}_{2}）}$；
（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，由表中數據可知，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；
由圖中數據可知2s內，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），根據速率之比等于化學計量數之比，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．未指明正逆速率，若都為同一方向速率，始終都存在v（NO₂）=2v（O₂）關系，故不能說明到達平衡，若為不同方向的速率，速率之比等于化學計量數之比，說明到達平衡，故a錯誤；
b．隨反應進行氣體的物質的量減小，壓強增減小，容器內壓強保持不變，說明到達平衡，故b正確；
c．不同物質表示的正逆速率之比等于化學計量數之比，反應到達平衡，故v_逆（NO）=2v_正（O₂），說明到達平衡，故c正確；
d．反應混合氣體的質量不變，容器的體積不變，密度始終不變，故容器內物質的密度保持不變，不能說明到達平衡，故d錯誤；
故答案為：bc；
（4）K（300℃）＞K（350℃），說明升高溫度平衡向逆反應移動，故正反應是放熱反應，則25℃時生成1molNO₂放出熱量為56.4kJ，生成2mol二氧化氮放出熱量為112.8kJ，所以該反應的熱化學方程式為：2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H=-112.8kJ/mol，
故答案為：2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H=-112.8kJ/mol；
（5）a．及時分離出NO₂氣體，平衡向正反應移動，但反應速率降低，故a錯誤；
b．適當升高溫度，反應速率增大，平衡向逆反應移動，故b錯誤；
c．增大O₂的濃度，反應速率增大，平衡向正反應移動，故c正確；
d．選擇高效的催化劑，增大反應速率，不影響平衡移動，故d錯誤；
故選c．

點評 本題考查較為綜合，涉及平衡常數的表達式、化學反應速率計算、影響化學平衡的元素與平衡狀態(tài)的判斷等知識，題目難度中等，注意平衡狀態(tài)判斷選擇判斷的物理量，應隨著反應的進行發(fā)生變化，當該物理量由變化到定值時，說明可逆反應到達平衡狀態(tài)，試題知識點較多、綜合性較強，充分考查了學生的分析能力及靈活應用能力．