Question

【題目】研究NOx之間的轉化具有重要意義。

(1)已知：N2O4(g) 2NO2(g)　ΔH＞0 將一定量N2O4氣體充入恒容的密閉容器中，控制反應溫度為T1。

①下列可以作為反應達到平衡的判據是________。

A．氣體的壓強不變 B．v正(N2O4)＝2v逆(NO2) C．K不變 D．容器內氣體的密度不變 E．容器內顏色不變

②t1時刻反應達到平衡，混合氣體平衡總壓強為p，N2O4氣體的平衡轉化率為75%，則反應N2O4(g) 2NO2(g)的平衡常數Kp＝________(對于氣相反應，用某組分B的平衡壓強p(B)代替物質的量濃度c(B)也可表示平衡常數，記作Kp，如p(B)＝p·x(B)，p為平衡總壓強，x(B)為平衡系統中B的物質的量分數)。

③反應溫度T1時，c(N2O4)隨t(時間)變化曲線如圖，畫出0～t2時段，c(NO2)隨t變化曲線。保持其它條件不變，改變反應溫度為T2(T2＞T1)，再次畫出0～t2時段，c(NO2)隨t變化趨勢的曲線________。

(2) NO氧化反應：2NO(g)＋O2(g)=2NO2(g)分兩步進行，其反應過程能量變化示意圖如圖。

Ⅰ 2NO(g)=N2O2(g) ΔH1

Ⅱ N2O2(g)＋O2(g)→2NO2(g) ΔH2

①決定NO氧化反應速率的步驟是________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。

②在恒容的密閉容器中充入一定量的NO和O2氣體，保持其它條件不變，控制反應溫度分別為T3和T4(T4＞T3)，測得c(NO)隨t(時間)的變化曲線如圖。轉化相同量的NO，在溫度_____(填“T3”或“T4”)下消耗的時間較長，試結合反應過程能量圖分析其原因____。

Answer 1

【答案】AE p Ⅱ T4 ΔH1＜0，溫度升高，反應Ⅰ平衡逆移，c(N2O2)減小，濃度降低的影響大于溫度對反應Ⅱ速率的影響

【解析】

（1）①化學反應平衡的判斷可從以下幾方面考慮：體系中所有反應物和生成物的質量（或濃度）保持不變，正反應速率等于逆反應速率；

②建立三段式求解可得；

③由圖確定t1時反應生成的NO2濃度；該反應為吸熱反應，升高溫度，平衡向正反應方向移動；

（2）①由圖可知，反應Ⅰ的活化能小于反應Ⅱ的活化能，活化能越大，反應速率越慢；

②由圖可知，轉化相同量的NO，在溫度T4下消耗的時間較長，原因是濃度降低的影響大于溫度對反應Ⅱ速率的影響。

（1）①A、該反應是一個氣體體積減小的反應，氣體的壓強不變說明各物質濃度保持不變，反應達到化學平衡狀態，故正確；

B、v正(N2O4)＝2v逆(NO2)說明正逆反應速率不相等，反應沒有達到化學平衡狀態，故錯誤；

C、溫度不變，化學平衡常數K不變，則K不變不能說明反應達到化學平衡狀態，故錯誤；

D、由質量守恒定律可知，反應前后氣體質量不變，恒容容器的體積不變，則密度始終不變，則密度不變不能說明反應達到化學平衡狀態，故錯誤；

E、容器內顏色不變說明各物質濃度保持不變，反應達到化學平衡狀態，故正確；

AE正確，故答案為：AE；

②設起始N2O4的物質的量為1mol，由題給數據建立如下三段式：

由三段式數據可知N2O4的平衡分壓為×p=，NO2的平衡分壓為×p=，則平衡常數Kp＝=，故答案為：；

③由圖可知，t1時反應消耗N2O4的濃度為（0.04—0.01）mol/L，由方程式可得反應生成NO2的濃度為0.03 mol/L×2=0.06 mol/L；該反應為吸熱反應，升高溫度，平衡向正反應方向移動，NO2的濃度增大，則0～t2時段，NO2的濃度c(NO2)隨t變化趨勢的曲線為，故答案為：；

（2）①由圖可知，反應Ⅰ的活化能小于反應Ⅱ的活化能，活化能越大，反應速率越慢，則化學反應速率反應Ⅰ快于反應Ⅱ，化學反應取決于反應速率較慢的一步，則決定NO氧化反應速率的步驟是反應Ⅱ，故答案為：Ⅱ；

②由圖可知，轉化相同量的NO，在溫度T4下消耗的時間較長，原因是反應Ⅰ為放熱反應，溫度升高，反應Ⅰ平衡逆移，c(N2O2)減小，濃度降低的影響大于溫度對反應Ⅱ速率的影響，導致轉化相同量的NO，在溫度較高的T4下消耗的時間較長，故答案為：T4；反應Ⅰ為放熱反應，溫度升高，反應Ⅰ平衡逆移，c(N2O2)減小，濃度降低的影響大于溫度對反應Ⅱ速率的影響；