Question

10．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：N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）△H＞0，已知該反應(yīng)在2 404℃時，平衡常數(shù)K=64×10^-4．
請回答：
（1）某溫度下，向2L的密閉容器中充入N₂和O₂各1mol，5分鐘后O₂的物質(zhì)的量為0.5mol，則用NO表示的反應(yīng)速率0.1mol/（L．min）．
（2）假設(shè)該反應(yīng)是在恒容條件下進(jìn)行，判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志BD．
A．消耗1mol N₂同時消耗1mol O₂ B．N₂的轉(zhuǎn)化率不變
C．混合氣體平均相對分子質(zhì)量不變   D．2v（N₂）_正=v（NO）_逆
（3）將N₂、O₂的混合氣體充入恒溫恒容密閉容器中，如圖變化趨勢正確的是AC（填字母序號）．

（4）向恒溫恒容的密閉容器中充入等物質(zhì)的量的N₂和O₂，達(dá)到平衡狀態(tài)后再向其中充入一定量NO，重新達(dá)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?jǐn)?shù)不變．（填“變大”、“變小”或“不變”）
（5）該溫度下，某時刻測得容器內(nèi)N₂、O₂、NO的濃度分別為2.5×10^-1 mol/L、4.0×10^-2 mol/L和3.0×10^-3 mol/L，此時反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行 （填“處于化學(xué)平衡狀態(tài)”、“向正反應(yīng)方向進(jìn)行”或“向逆反應(yīng)方向進(jìn)行”），理由是濃度商Qc=$\frac{（3×1{0}^{-3}）^{2}}{2.5×1{0}^{-1}×4.0×1{0}^{-2}}$=9×10^-4＜K=64×10^-4．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計算v（O₂），再利用速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比計算v（NO）；
（2）可逆反應(yīng)到達(dá)平衡時，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；
（3）A．該反應(yīng)的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡正向移動，平衡常數(shù)增大；
B．加入催化劑，加快反應(yīng)速率，但平衡不發(fā)生移動；
C．升高溫度，反應(yīng)速率增大，平衡正向移動，氮氣的轉(zhuǎn)化率增大；
（4）向恒溫恒容的密閉容器中充入等物質(zhì)的量的N₂和O₂，達(dá)到平衡狀態(tài)后再向其中充入一定量NO，NO轉(zhuǎn)化到之比得到等物質(zhì)的量的N₂和O₂，與原平衡相比為等效平衡，平衡時相同物質(zhì)的含量相等；
（5）計算此時濃度商Qc，若Qc=K，處于平衡狀態(tài)，若Qc＜K，反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行，若Qc＞K，反應(yīng)向逆反應(yīng)進(jìn)行．

解答 解：（1）某溫度下，向2L的密閉容器中充入N₂和O₂各1mol，5分鐘后O₂的物質(zhì)的量為0.5mol，則v（O₂）=$\frac{\frac{1mol-0.5mol}{2L}}{5min}$=0.05mol/（L．min），速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比，則v（NO）=2v（O₂）=0.1mol/（L．min），故答案為：0.1mol/（L．min）；
（2）A．消耗1mol N₂同時消耗1mol O₂ ，均為正反應(yīng)速率，反應(yīng)始終按該比例關(guān)系進(jìn)行，不能說明到達(dá)平衡，消耗1mol N₂同時生成1mol O₂ 說明到達(dá)平衡，故A錯誤；
B．N₂的轉(zhuǎn)化率不變說明氮氣的生成速率與消耗速率相等，反應(yīng)到達(dá)平衡，故B正確；
C．混合氣體總質(zhì)量不變、總物質(zhì)的量不變，混合氣體平均相對分子質(zhì)量始終不變，故C錯誤
D．由方程式可知2v（N₂）_正=v（NO）_正，而2v（N₂）_正=v（NO）_逆，則v（NO）_正=v（NO）_逆，反應(yīng)到達(dá)平衡，故D正確，
故選：BD；
（3）A．該反應(yīng)的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡正向移動，平衡常數(shù)增大，圖象符合，故A正確；
B．加入催化劑，加快反應(yīng)速率，但平衡不發(fā)生移動，圖象中平衡發(fā)生移動，故B錯誤；
C．升高溫度，反應(yīng)速率增大，平衡正向移動，氮氣的轉(zhuǎn)化率增大，圖象符合，故C正確，
故選：AC；
（4）向恒溫恒容的密閉容器中充入等物質(zhì)的量的N₂和O₂，達(dá)到平衡狀態(tài)后再向其中充入一定量NO，NO轉(zhuǎn)化到之比得到等物質(zhì)的量的N₂和O₂，與原平衡相比為等效平衡，平衡時相同物質(zhì)的含量相等，即平衡混合氣中NO的體積分?jǐn)?shù)不變，故答案為：不變；
（5）此時濃度商Qc=$\frac{（3×1{0}^{-3}）^{2}}{2.5×1{0}^{-1}×4.0×1{0}^{-2}}$=9×10^-4＜K=64×10^-4，反應(yīng)向向正反應(yīng)方向進(jìn)行，
故答案為：向正反應(yīng)方向進(jìn)行；濃度商Qc=$\frac{（3×1{0}^{-3}）^{2}}{2.5×1{0}^{-1}×4.0×1{0}^{-2}}$=9×10^-4＜K=64×10^-4．

點評 本題考查化學(xué)平衡計算與影響因素、平衡狀態(tài)判斷、平衡常數(shù)應(yīng)用、反應(yīng)速率計算等，注意理解掌握化學(xué)平衡常數(shù)的用途：1、判斷反應(yīng)進(jìn)行的程度，2、判斷反應(yīng)的熱效應(yīng)，3、判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向，4、計算轉(zhuǎn)化率等．