Question

【題目】NO2和N2O4之間發(fā)生反應(yīng)：N2O42NO2，一定溫度下，體積為2L的密閉容器中，各物質(zhì)的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖所示。請回答下列問題：

(1)曲線____________(填“X”或“Y”)表示NO2的物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化曲線。在0到1min中內(nèi)用X表示該反應(yīng)的速率是________________，該反應(yīng)達(dá)最大限度時(shí)Y的轉(zhuǎn)化率_______。

(2)若上述反應(yīng)在甲、乙兩個(gè)相同容器內(nèi)同時(shí)進(jìn)行，分別測得甲中 v(NO2)＝0.3 mol·L－1·min－1，乙中y(N2O4)＝0.2 mol·L－1·min－1，則__________中反應(yīng)更快。

(3)下列描述能表示反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)的是______________________。

A．容器中X與Y的物質(zhì)的量相等

B．容器內(nèi)氣體的顏色不再改變

C．2v(X)＝v(Y)

D．容器內(nèi)氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變

E．容器內(nèi)氣體的密度不再發(fā)生變化

(4)NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料電池，其原理如右圖，該電池在使用過程中石墨Ⅱ電極上生成氧化物Y(N2O5)，則石墨I電極是______________(填“正極”或“負(fù)極”)，石墨Ⅱ的電極反應(yīng)式為_________________________________。

Answer 1

【答案】Y 0.1mol·L－1·min－1 60% 乙 BD 正極 NO2-e-+NO3-═N2O5

【解析】

(1)根據(jù)圖知，1min時(shí)△n(X)=(0.6-0.4)mol=0.2mol、△n(Y)=(1.0-0.6)mol=0.4mol，X、Y的計(jì)量數(shù)之比為0.2mol：0.4mol=1：2，據(jù)此結(jié)合反判斷X、Y；根據(jù)v=計(jì)算v(X)；該反應(yīng)達(dá)限度時(shí)，消耗的Y為0.6mol，轉(zhuǎn)化率=×100%；

(2)化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)計(jì)量數(shù)成正比，結(jié)合轉(zhuǎn)化成同一種物質(zhì)比較反應(yīng)速率大��；

(3)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，各組分的濃度、百分含量不再變化，據(jù)此判斷；

(4)該燃料電池中，負(fù)極上通入NO2，正極上通入O2，根據(jù)電解質(zhì)知，負(fù)極電極反應(yīng)式為NO2-e-+NO3-═N2O5，正極電極反應(yīng)式為O2+2N2O5+4e-═4NO3-。

(1)根據(jù)圖知，1min時(shí)△n(X)=(0.6-0.4)mol=0.2mol、△n(Y)=(1.0-0.6)mol=0.4mol，X、Y的計(jì)量數(shù)之比為0.2mol：0.4mol=1：2，根據(jù)反應(yīng)N2O4(g)(無色)2NO2(g)(紅棕色)可知，曲線Y表示NO2的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化關(guān)系曲線；在0到1min中內(nèi)用X表示該反應(yīng)的速率為：v(X)==0.1mol/(Lmin)；該反應(yīng)達(dá)到最大限度時(shí)，Y的物質(zhì)的量為0.4mol，則Y的轉(zhuǎn)化率為：×100%=60%；

(2)若上述反應(yīng)在甲、乙兩個(gè)相同容器內(nèi)同時(shí)進(jìn)行，分別測得甲中v(NO2)=0.3molL-1min-1，乙中v(N2O4)=0.2molL-1min-1，轉(zhuǎn)化成v(NO2)=0.4molL-1min-1，所以乙中反應(yīng)更快；

(3)A．容器中X與Y的物質(zhì)的量相等，無法判斷各組分的濃度是否繼續(xù)變化，則無法判斷平衡狀態(tài)，故A錯(cuò)誤；

B．容器內(nèi)氣體的顏色不再改變，則二氧化氮濃度不變，能夠說明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故B正確；

C．2v(X)=v(Y)，沒有指出正逆反應(yīng)速率，無法判斷平衡狀態(tài)，故C錯(cuò)誤；

D．該反應(yīng)為氣體體積增大的反應(yīng)，而氣體總質(zhì)量不變，則混合氣體的平均相對分子量為變量，當(dāng)容器內(nèi)氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變時(shí)，表明正逆反應(yīng)速率相等，達(dá)到平衡狀態(tài)，故D正確；

E．反應(yīng)前后氣體的總質(zhì)量不變，容器的體積不變，該反應(yīng)中混合氣體密度為定值，不能根據(jù)容器內(nèi)氣體的密度判斷平衡狀態(tài)，故E錯(cuò)誤；

故答案為：BD；

(4)由題意，NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料電池，燃料電池中，通入燃料的一極為為負(fù)極，通入氧氣的一極為正極，則石墨Ⅰ正極，石墨Ⅱ作負(fù)極，石墨Ⅱ電極上生成氧化物Y(N2O5)，則負(fù)極電極反應(yīng)式為：NO2-e-+NO3-═N2O5。