Question

20．2L密閉容器中，有下列反應(yīng)體系：2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）．
（1）將amolNO和bmolO₂發(fā)生反應(yīng)，要使反應(yīng)達(dá)到平衡后反應(yīng)物的物質(zhì)的量和生成物的物質(zhì)的量相等，則$\frac{a}$的取值范圍是c．
a．0＜$\frac{a}$＜$\frac{2}{3}$     b．$\frac{2}{3}$＜$\frac{a}$＜$\frac{1}{1}$     c．$\frac{2}{3}$＜$\frac{a}$＜$\frac{4}{1}$      d．1＜$\frac{a}$＜$\frac{5}{4}$
（2）某溫度時(shí)，按物質(zhì)的量比2：1充入NO和O₂開始反應(yīng)，n（NO）隨時(shí)間的變化如表：

時(shí)間（s）	0	1	2	3	4	5
n（NO）（mol）	0.020	0.010	0.008	0.007	0.007	0.007

寫出該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式：K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）×c（{O}_{2}）}$．0--1s內(nèi)以O(shè)₂濃度變化表示的正反應(yīng)速率大于0--5s內(nèi)以NO濃度變化表示的正反應(yīng)速率（選填“小于”、“大于”、“等于”、“無法確定”）．
（3）能說明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是abc．
a．氣體顏色不再變化                       b．容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變
c．υ_逆（NO）=2υ_正（O₂）                  　d．容器內(nèi)密度保持不變
（4）已知：K_300℃＞K_350℃，能使該反應(yīng)的反應(yīng)速率增大，且平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)的是c．
a．及時(shí)分離出NO₂氣體              b．適當(dāng)升高溫度
c．增大O₂的濃度                   d．選擇高效催化劑．

Answer 1

分析 （1）假設(shè)轉(zhuǎn)化的氧氣為xmol，則：
           2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）
起始量（mol）：a       b       0
轉(zhuǎn)化量（mol）：2x      x       2x
平衡量（mol）：a-2x    b-x     2x
則a-2x+b-x=2x，即a+b=5x，結(jié)合x＜b及2x＜a進(jìn)行解答；
（2）化學(xué)平衡常數(shù)是指：一定溫度下，可逆反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí)，生成物的濃度系數(shù)次冪之積與反應(yīng)物的濃度系數(shù)次冪之積的比；
根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算0～1s內(nèi)v（NO），再利用速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比計(jì)算0～1s內(nèi)v（O₂），根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算0～5s內(nèi)v（NO），然后進(jìn)行比較判斷；
（3）可逆反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí)，同種物質(zhì)的正逆速率相等，各組分的濃度、含量保持不變，由此衍生的其它一些量不變，判斷平衡的物理量應(yīng)隨反應(yīng)進(jìn)行發(fā)生變化，該物理量由變化到不變化說明到達(dá)平衡；
（4）已知：K_300℃＞K_350℃，說明升高溫度平衡常數(shù)減小，平衡逆向移動(dòng)，增大反應(yīng)物濃度、使用催化劑均可以加快反應(yīng)速率，增大反應(yīng)物濃度，平衡正向移動(dòng)，但使用催化劑不影響平衡移動(dòng)，分離出生成物，使平衡正向移動(dòng)，但反應(yīng)速率會(huì)減慢．

解答 解：（1）假設(shè)轉(zhuǎn)化的氧氣為xmol，則：
           2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）
起始量（mol）：a       b       0
轉(zhuǎn)化量（mol）：2x      x       2x
平衡量（mol）：a-2x    b-x     2x
則a-2x+b-x=2x，即a+b=5x，由于x＜b，聯(lián)立可得$\frac{a}$＜$\frac{4}{1}$，又由于2x＜a，聯(lián)立可得$\frac{a}$＞$\frac{2}{3}$，故$\frac{2}{3}$＜$\frac{a}$＜$\frac{4}{1}$，
故選：c；
（2）2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）的平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）×c（{O}_{2}）}$；
0～1s內(nèi)v（NO）=$\frac{\frac{（0.02-0.01）mol}{2L}}{1s}$=0.005mol/（L．s），速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，則0～1s內(nèi)v（O₂）=$\frac{1}{2}$v（NO）=0.0025mol/（L．s），0～5s內(nèi)v（NO）=$\frac{\frac{（0.02-0.007）mol}{2L}}{5s}$=0.0013mol/（L．s），故0～1s內(nèi)以O(shè)₂濃度變化表示的正反應(yīng)速率大于0～5s內(nèi)以NO濃度變化表示的正反應(yīng)速率，
故答案為：$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）×c（{O}_{2}）}$；大于；
（3）a．氣體顏色不再變化，說明二氧化氮的濃度不變，反應(yīng)到達(dá)平衡，故a正確；
b．隨反應(yīng)進(jìn)行容器內(nèi)混合氣體物質(zhì)的量不變，容器內(nèi)壓強(qiáng)發(fā)生變化，容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變，說明到達(dá)平衡，故b正確；
c．由于υ_逆（NO）=2υ_逆（O₂），而υ_逆（NO）=2υ_正（O₂），則υ_逆（O₂）=υ_正（O₂），反應(yīng)到達(dá)平衡，故c正確；
d．混合氣體總質(zhì)量不變，容器容積不變，容器內(nèi)密度始終保持不變，故d錯(cuò)誤，
故選：abc；
（4）a．及時(shí)分離出NO₂氣體，平衡正向移動(dòng)，但反應(yīng)速率會(huì)減慢，故a錯(cuò)誤；
b．適當(dāng)升高溫度，反應(yīng)速率加快，由K_300℃＞K_350℃，說明升高溫度平衡常數(shù)減小，平衡逆向移動(dòng)，故b錯(cuò)誤；
c．增大O₂的濃度，反應(yīng)速率加快，平衡正向移動(dòng)，故c正確；
d．選擇高效催化劑，加快反應(yīng)速率，但不影響平衡移動(dòng)，故d錯(cuò)誤，
故選：c．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算與影響因素、反應(yīng)速率計(jì)算、平衡狀態(tài)判斷等，（1）中注意充分利用可逆反應(yīng)不能完全反應(yīng)進(jìn)行分析解答，難度中等．