Question

3．在2L密閉容器內，800℃時反應2NO（g）+O₂（g）═2NO₂（g）體系中，n（NO）隨時間的變化如表：

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

（1）上述反應在第5s時，NO的轉化率為65%．
（2）如圖中表示NO₂變化曲線的是b．用O₂表示0～2s內該反應的平均速率v=1.5×10^-3mol•L^-1•s^-1．
（3）能說明該反應已達到平衡狀態的是bc．
a．v（NO₂）=2v（O₂） b．容器內壓強保持不變 c．v_逆（NO）=2v_正（O₂） d．容器內密度保持不變
（4）鉛蓄電池是常用的化學電源，其電極材料是Pb和PbO₂，電解液為稀硫酸．工作時該電池總反應式為：
PbO₂+Pb+2H₂SO₄═2PbSO₄↓+2H₂O，據此判斷工作時正極反應為PbO₂+4H⁺+SO₄^2-+2e^-═PbSO₄+2H₂O．
（5）火箭推進器中盛有強還原劑液態肼（N₂H₄）和強氧化劑液態雙氧水．當它們混合反應時，即產生大量無污染物質并放出大量熱．反應的化學方程式為N₂H₄+2H₂O₂=N₂+4H₂O．

Answer 1

分析 （1）第5s時NO為0.007mol，NO轉化率=$\frac{NO物質的量變化量}{NO起始物質的量}$×100%；
（2）NO₂是產物，隨反應進行濃度增大，由方程式可知平衡時△c（NO₂）=△c（NO）．
根據v=$\frac{△c}{△t}$計算v（NO），再利用速率之比等于化學計量數之比計算v（O₂）；
（3）可逆反應到達平衡時，同種物質的正逆速率相等，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隨反應進行發生變化，該物理量由變化到不變化說明到達平衡；
（4）原電池正極發生還原反應，PbO₂在正極獲得電子，硫酸溶液條件下，生成PbSO₄與H₂O；
（5）液態肼（N₂H₄）和雙氧水混合反應時，產生大量無污染物質，應生成氮氣與水．

解答 解：（1）第5s時NO為0.007mol，NO轉化率=$\frac{（0.02-0.007）mol}{0.02mol}$×100%=65%，
故答案為：65%；
（2）NO₂是產物，隨反應進行濃度增大，由方程式可知平衡時△c（NO₂）=△c（NO）=$\frac{（0.02-0.007）mol}{2L}$=0.0065mol/L，所以圖中表示NO₂變化的曲線是b；
2s內用NO表示的平均反應速率v（NO）=$\frac{\frac{（0.02-0.008）mol}{2L}}{2s}$=3.0×10^-3mol•L^-1•s^-1，速率之比等于化學計量數之比，所以v（O₂）=$\frac{1}{2}$v（NO）=$\frac{1}{2}$×3.0×10^-3mol•L^-1•s^-1=1.5×10^-3mol•L^-1•s^-1，
故答案為：b；1.5×10^-3mol•L^-1•s^-1；
（3）a．若反應達到平衡，則v（NO₂）_正=2v（O₂）_逆，由于未指明正、逆速率，不能判斷反應是否達到平衡，故a錯誤；
b．由于反應前后氣體體積不等的反應，恒溫恒容下隨反應進行容器內壓強變化，當容器內壓強保持不變，說明反應達到平衡，故b正確；
c．由方程式可知v_正（NO）=2v_正（O₂），而v_逆（NO）=2v_正（O₂），則v_正（NO）=_逆（NO），反應到達平衡，故c正確；
d．混合氣體總質量不變，容器容積不變，容器內混合氣體密度始終不變，故d錯誤，
故選：bc；
（4）原電池正極發生還原反應，PbO₂在正極獲得電子，硫酸溶液條件下，生成PbSO₄與H₂O，正極電極反應式為：PbO₂+4H⁺+SO₄^2-+2e^-═PbSO₄+2H₂O，
故答案為：PbO₂+4H⁺+SO₄^2-+2e^-═PbSO₄+2H₂O；
（5）液態肼（N₂H₄）和雙氧水混合反應時，產生大量無污染物質，應生成氮氣與水，反應方程式為：N₂H₄+2H₂O₂=N₂+4H₂O，
故答案為：N₂H₄+2H₂O₂=N₂+4H₂O．

點評 本題考查化學平衡計算、平衡狀態判斷、原電池等，注意判斷平衡的物理量應隨反應進行發生變化，該物理量由變化到不變化說明到達平衡．