Question

【題目】研究氮氧化物與懸浮在大氣中海鹽粒子的相互作用時，涉及如下反應：

2NO2(g)＋NaCl(s)NaNO3(s)＋ClNO(g)　K1　ΔH1<0 (Ⅰ)，

2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g)　K2　ΔH2<0 (Ⅱ)

(1)4NO2(g)＋2NaCl(s)2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)的平衡常數K＝________(用K1、K2表示)。

(2)為研究不同條件對反應(Ⅱ)的影響，在恒溫下，向2 L恒容密閉容器中加入0.2 mol NO和0.1 mol Cl2，10 min時反應(Ⅱ)達平衡。測得10 min內v(ClNO)＝7.5×10-3 mol·L-1·min-1，則平衡后n(Cl2)＝_____________mol，NO的轉化率α1＝______________。

(3)科學家正在研究利用催化技術將超音速飛機尾氣中的NO和CO轉變成CO2和N2 ,其反應為：2CO＋2NON2＋2CO2 ΔH<0

①在溫度和體積保持不變的條件下，能夠說明該反應達到平衡狀態的標志是（________）

A.反應混合物各組分物質的量濃度相等

B.NO、CO、CO2、N2分子數之比為2:2:2:1

C.混合氣體的密度保持不變

D.單位時間內消耗1molNO的同時，就有1molCO生成

②達到平衡后下列能提高NO轉化率的是（________）

A.選用更有效的催化劑B.保持容器體積不變充入氦氣增大壓強

C.降低反應體系的溫度D.縮小容器的體積

③研究表明：在使用等質量催化劑時，增大催化劑的比表面積可提高化學反應速率.為了分別驗證溫度、催化劑的比表面積對化學反應速率的影響規律,某同學設計了三組實驗，部分實驗條件已經填在下表中。

實驗編號	T(℃)	NO初始濃度(mol/L)	CO初始濃度(mol/L)	催化劑的比表面積(m2/g)
Ⅰ	280	1.20×10-3	5.80×10-3	82
Ⅱ	a	b	c	124
Ⅲ	350	d	e	124

表中：a=_______________，e=__________________

Answer 1

【答案】 2.5×10-2 75% D CD 280 5.80×10-3

【解析】

(1)反應①的化學平衡常數= ，反應②的平衡常數= ，反應③平衡常數= ；

(2)根據轉化率相關公式求解；

(3) ①在一定條件下，當可逆反應的正反應速率和逆反應速率相等時（但不為0），反應體系中各種物質的濃度或含量不再發生變化的狀態，稱為化學平衡狀態，以此判斷；

②提高NO轉化率也就是使平衡正向移動。由于反應是一個體積系數減小的可逆反應，故加壓或縮小容器體積可以達到目的；

③在其他量相同的情況下，才能判斷變量對速率的影響，要驗證溫度對速率的影響，催化劑的比表面積、反應物的初始濃度等要相同；同理，驗證催化劑的比表面積對速率的影響，溫度、反應物的初始濃度要相同。

(1)反應①的化學平衡常數= ，反應②的平衡常數= ，反應③平衡常數= ，所以計算K=；

(2)轉化的n（Cl2）=×7.5×10-3molL-1min-1×2L×10min=7.5×10-2mol，則平衡后n（Cl2）=0.1mol—7.5×10-2mol=2.5×10-2mol；轉化的n（NO）=7.5×10-3molL-1min-1×2L×10min=0.15mol，則NO的轉化率α1=0.15mol÷0.2mol×100%=75%；

(3) ①在一定條件下，當可逆反應的正反應速率和逆反應速率相等時（但不為0），反應體系中各種物質的濃度或含量不再發生變化的狀態，稱為化學平衡狀態。

A. 反應混合物各組分物質的量濃度相等，不能說明各種物質的濃度或含量不再發生變化，不能說明反應達到平衡狀態；

B. NO、CO、CO2、N2分子數之比為2:2:2:1不能說明各種物質的濃度或含量不再發生變化，不能說明反應達到平衡狀態；

C.反應物和生成物都是氣體，且反應過程中氣體質量和體積保持不變，則混合氣體的密度一直保持不變，不能說明達到平衡狀態；

D. 單位時間內消耗1molNO的同時，就有1molCO生成，說明可逆反應的正反應速率和逆反應速率相等，達到平衡狀態；

故選D；

②提高NO轉化率也就是使平衡正向移動。由于反應是一個體積系數減小的可逆反應，故加壓或縮小容器體積可以達到目的；該反應為放熱反應，降低溫度可以使反應正向移動，提高NO轉化率；使用催化劑和保持容器體積不變充入氦氣增大壓強，平衡都不移動，不能達到目的；故答案為CD；

③探究實驗要保持單一變量，Ⅰ和Ⅱ催化劑的比表面積不同，則溫度應該相等，即a=280；CO初始濃度是無關變量，三組實驗要保持一致，故e=5.80×10-3。