Question

18．汽車尾氣里含有的NO氣體是由于內(nèi)燃機燃燒的高溫引起氮氣和氧氣反應(yīng)所致：汽車內(nèi)燃機燃燒的高溫引起氮氣和氧氣反應(yīng)，這是汽車尾氣里含有NO氣體的原因之一．已知不同溫度時，反應(yīng)N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）的平衡常數(shù)．

溫度	1760℃	2400℃	2730℃
平衡常數(shù)	2.4×10-4	6.4×10-3	8.9×10-3

（1）假定該反應(yīng)是在恒容條件下進行，判斷該反應(yīng)達到平衡的標(biāo)志AD．
A．消耗1mol　N₂同時生成1mol　O₂　　　　　B．混合氣體密度不變
C．混合氣體平均相對分子質(zhì)量不變 　　　D．2v（N₂）_正=v（NO）_逆
（2）將N₂、O₂的混合氣體充入恒溫恒容密閉容器中，下列變化趨勢正確的是AC（填字母序號）．

（3）在2400℃時向2L密閉容器中充入N₂和O₂各1mol，平衡時N₂的轉(zhuǎn)化率是4%（保留整數(shù)）；平衡后再向其中充入1molNO，重新達到化學(xué)平衡狀態(tài)，與原平衡狀態(tài)相比，此時平衡混合氣中NO的體積分數(shù)不變（填“變大”、“變小”或“不變”）．
（4）為了減輕大氣污染，人們提出通過以下反應(yīng)來處理汽車尾氣2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）△H=a　kJ•mol^-1，為了測定在某種催化劑作用下該反應(yīng)的反應(yīng)速率，t℃時在一等容的密閉容器中，在上述條件下該反應(yīng)能自發(fā)進行，某科研機構(gòu)用氣體傳感器測得了不同時間的NO和CO的濃度如下表（CO₂和N₂的起始濃度均為0）．

時間/s	0	1	2	3	4	5
c（NO）/10-4mol/L	10.0	4.50	2.50	1.50	1.00	1.00
c（CO）/10-3mol/L	3.60	3.05	2.85	2.75	2.70	2.70

請回答下列問題：
①a小于0（填“大于”或“小于”）．
②假設(shè)在密閉容器中發(fā)生上述處理汽車尾氣反應(yīng)，達到平衡時改變下列條件，能提高NO轉(zhuǎn)化率的是
CD．
A．選用更有效的催化劑　　　　　　　　　　　　　　　　B．升高反應(yīng)體系的溫度
C．降低反應(yīng)體系的溫度　　　　　　　　　　　　　　　　D．縮小容器的體積．
③t℃時2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）反應(yīng)的平衡常數(shù)K=5000．

Answer 1

分析 （1）可逆反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，正逆反應(yīng)速率相等（同種物質(zhì)）或正逆反應(yīng)速率之比等于系數(shù)之比（不同物質(zhì)），平衡時各種物質(zhì)的物質(zhì)的量、濃度等不再發(fā)生變化，由此衍生的一些物理量不變，以此分析；
（2）根據(jù)溫度、催化劑對反應(yīng)速率和平衡移動的影響判斷；
（3）在2400℃時向2L密閉容器中充入N₂和O₂各1mol，平衡常數(shù)K=6.4×10^-3，結(jié)合三行計算列式計算，平衡后再向其中充入1molNO，相當(dāng)于增大壓強，反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變，所以平衡不變，據(jù)此判斷反應(yīng)進行方向；
（4）①t℃時在一等容的密閉容器中，在上述條件下該反應(yīng)能自發(fā)進行，反應(yīng)自發(fā)進行的判斷依據(jù)是△H-T△S＜0；
②能提高NO轉(zhuǎn)化率，應(yīng)使平衡向正向移動，結(jié)合溫度、濃度等外界條件對平衡移動的影響解答；
③依據(jù)圖表數(shù)據(jù)計算出平衡時各物質(zhì)的濃度，可計算平衡常數(shù)．

解答 解：（1）A．消耗1mol N₂等效于消耗1mol O₂，同時生成1mol O₂，說明正逆反應(yīng)速率相同，反應(yīng)達到大多平衡狀態(tài)，故A選；
B．反應(yīng)前后氣體質(zhì)量和體積不變，混合氣體密度一直不變，不能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故B不選；
C．混合氣體平均相對分子質(zhì)量不變，總質(zhì)量是個定值，總物質(zhì)的量是個定值，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量一直不變，故C不選；
D．2v（N₂）_正=v（NO）_正=v（NO）_逆，故D選；
故答案為：AD；　
（2）A、該反應(yīng)的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，則升高溫度平衡向正反應(yīng)進行，平衡常數(shù)增大，故A正確；
B、加入催化劑，反應(yīng)速率增大，但平衡不發(fā)生移動，故B錯誤；
C、升高溫度，反應(yīng)速率增大，平衡向正反應(yīng)方向移動，氮氣的轉(zhuǎn)化率增大，故C正確；
故答案為：AC；
（3）在2400℃時向2L密閉容器中充入N₂和O₂各1mol，平衡常數(shù)K=6.4×10^-3，設(shè)氮氣消耗濃度為x，
                            N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）
起始量（mol/L） 0.5           0.5             0
變化量（mol/L） x              x               2x
平衡量（mol/L）0.5-x      0.5-x            2x
K=$\frac{（2x）^{2}}{（0.5-x）^{2}}$=6.4×10^-3
x=0.02mol/L，
平衡時N₂的轉(zhuǎn)化率=$\frac{0.02mol/L}{0.5mol/L}$×100%≈4%，
平衡后再向其中充入1molNO，在2L密閉容器中相當(dāng)于增大壓強，反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變，與原平衡狀態(tài)相比平衡不變，此時平衡混合氣中NO的體積分數(shù)不變，
故答案為：4；不變；
（4）①t℃時在一等容的密閉容器中，2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）△H=a　kJ•mol^-1，反應(yīng)△S＜0，在上述條件下該反應(yīng)能自發(fā)進行，反應(yīng)自發(fā)進行的判斷依據(jù)是△H-T△S＜0，判斷反應(yīng)焓變△H＜0，則a＜0，
故答案為：小于；
②A．選用更有效的催化劑，不能使平衡發(fā)生移動，故A錯誤；
B．升高反應(yīng)體系的溫度，因反應(yīng)放熱，則平衡逆向移動，轉(zhuǎn)化率減小，故B錯誤；
C．降低反應(yīng)體系的溫度，平衡正向移動，轉(zhuǎn)化率增大，故C正確；
D．縮小容器的體積，平衡正向移動，轉(zhuǎn)化率增大，故D正確，
故答案為：CD；
③由表格中的數(shù)據(jù)可知到4s時達到化學(xué)平衡，則
            2NO+2CO $\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$2CO₂+N₂，
開始 1.00×10^-3 3.60×10^-3               0       0
轉(zhuǎn)化 9×10^-4 9×10^-4 9×10^-4 4.50×10^-4
平衡1.00×10^-4 2.70×10^-3 9×10^-4 4.50×10^-4
則 K=$\frac{（4.50×1{0}^{-4}）（9×1{0}^{-4}）^{2}}{（1.00×1{0}^{-4}）（2.7×1{0}^{-3}）^{2}}$=5000，
故答案為：5000．

點評 本題考查較為綜合，涉及蓋斯定律的應(yīng)用、平衡移動的影響，側(cè)重于學(xué)生的分析能力、計算能力的考查，為高考常見題型，題目難度中等．