Question

15．在2L密閉容器內(nèi)，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	0.011	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=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）•c（{O}_{2}）}$．
（2）如圖中表示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=0.0015mol/（L•s）
（3）能說明該反應(yīng)已達到平衡狀態(tài)的是bc．
a．v（NO_2）=2v（O₂）         b．容器內(nèi)壓強保持不變
c．v_逆（NO）=2v_正（O₂）      d．容器內(nèi)密度保持不變
（4）某同學(xué)查閱資料得知，該反應(yīng)K_300℃＞K_350℃；25℃時，生成1molNO₂，熱量變化為56.4kJ．但是該同學(xué)由于疏忽，忘記注明“+”、“-”．根據(jù)題目信息，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H=-112.8kJ/mol．
（5）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(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；
（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）K（300℃）＞K（350℃），說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動，說明正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，然后根據(jù)25℃時生成1molNO₂放出熱量為56.4kJ寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（5）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=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）•c（{O}_{2}）}$，
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(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．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(guān)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(xué)計量數(shù)之比，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；
故答案為：bc；
（4）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)，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(yīng)的熱化學(xué)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(yīng)移動，但反應(yīng)速率降低，故a錯誤；
b．適當升高溫度，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．

點評 本題考查較為綜合，涉及平衡常數(shù)的表達式、化學(xué)反應(yīng)速率計算、影響化學(xué)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(yīng)隨著反應(yīng)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(yīng)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(xué)生的分析能力及靈活應(yīng)用能力．