Question

【題目】汽車尾氣里含有的NO氣體是由于內燃機燃燒的高溫引起氮氣和氧氣反應所致：

N2(g)+O2(g)2NO(g)，△H>0，已知該反應在240℃，平衡常數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的物質的量為0.5mol，則N2的反應速率為______。

(2)假定該反應是在恒容條件下進行，判斷該反應達到平衡的標志______．

A.消耗1molN2同時生成1molO2混合氣體密度不變

C.混合氣體平均相對分子質量不變D.2v正(N2)=v逆(NO)

(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______(填字母序號)。

(4)向恒溫恒容的密閉容器中充入等物質的量的N2和O2，達到平衡狀態后再向其中充入一定量NO，重新達到化學平衡狀態與原平衡狀態相比，此時平衡混合氣中NO的體積分數______填“變大”、“變小”或“不變”

(5)該溫度下，某時刻測得容器內N2、O2、NO的濃度分別為2.5×10-1mol/L、4.0×10-2mol/L和3.0×10-3mol/L，此時反應______(填“處于化學平衡狀態”、“向正反應方向進行”或“向逆反應方向進行”)，理由是______。

Answer 1

【答案】0.05mol/(L·min) AD AC 不變 向正反應方向進行 因為濃度商Qc<K

【解析】

(1)先根據速率定義式計算v(O2)，然后根據不同物質表示的速率比等于化學計量數的比計算v(N2)；

(2)可逆反應達到平衡狀態時，正逆反應速率相等(同種物質)或正逆反應速率之比等于系數之比(不同物質)，平衡時各種物質的物質的量、濃度等不再發生變化，由此衍生的一些物理量不變，以此分析；

(3)根據溫度對化學反應速率和化學平衡移動的影響分析AC；

根據催化劑可以加快反應速率，但不能使化學平衡移動分析B；

(4)根據化學方程式的特點結合壓強對平衡的影響分析；

(5)計算某時刻生成物的濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比值，與該溫度下的平衡常數相比較，可得出結論。

(1)5分鐘內，△n(O2)=1mol-0.5mol=0.5mol，則v(O2)==0.05 mol/(L·min)，根據反應方程式N2(g)+O2(g)2NO(g)可知v(N2)=v(O2)==0.05 mol/(L·min)；

(2)A.消耗1molN2等效于消耗1mol O2，同時生成1mol O2，說明正逆反應速率相等(同種物質)，反應達到平衡，A符合題意；

B.混合氣體的總質量不變，容器的體積不變，無論反應是否平衡，混合氣體密度一直不變，B不符合題意；

C.混合氣體的總質量不變，總的物質的量也不變，無論反應是否平衡，混合氣體平均相對分子質量始終不變，不能據此判斷反應是否處于平衡狀態，C不符合題意；

D. 2v正(N2)=v逆(NO)= v正(NO)，說明正逆反應速率相等(同種物質)，說明反應達到平衡狀態，D符合題意；

故合理選項是AD；　

(3)該反應的正反應為吸熱反應，升高溫度平衡向正反應進行，化學平衡常數增大，A正確；

B.加入催化劑，可以加快化學反應速率，但對化學平衡移動無影響，因此平衡不發生移動，物質的平衡含量不變，B錯誤；

C.升高溫度，化學反應速率增大，達到平衡所需要的時間縮短，先達到平衡，由于該反應的正反應是吸熱反應，升高溫度，化學平衡向正反應方向移動，使N2的轉化率增大，C正確；

故合理選項是AC；

(4)該反應中，氣體的化學計量數之和前后相等，壓強對平衡移動沒有影響，只要是在相同溫度下，則平衡狀態相同，與原平衡狀態相比，此時平衡混合氣中NO的體積分數不變；

(5)該溫度下，某時刻測得容器內N2、O2、NO的濃度分別為2.5×10-1mol/L、4.0×10-2mol/L和3.0×10-3mol/L，則該時刻生成物的濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比值為Qc==9.0×10-4<K，說明反應未達到平衡，反應應向正反應方向進行。