Question

17．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2404℃時，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0.05mol/（L•min）；
（2）假設該反應是在恒容條件下進行，判斷該反應達到平衡的標志D；
A．容器內氣體壓強不再變化
B．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（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的體積分數不變；（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v_正大于v_逆（填“大于”、“小于”或“等于”）．

Answer 1

分析 （1）5分鐘內，△n（O₂）=1mol-0.5mol=0.5mol，由N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）可知△n（N₂）=0.5mol，帶入v=$\frac{△n}{V•△t}$計算；
（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、催化劑對反應速率和平衡移動的影響判斷；
（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．

解答 解：（1）5分鐘內，△n（O₂）=1mol-0.5mol=0.5mol，由N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）可知△n（N₂）=0.5mol，v（N₂）=$\frac{△n}{V•△t}$=$\frac{0.5mol}{2L×5min}$=0.05mol/（L•min），
故答案為：0.05mol/（L•min）；
（2）A．反應前后體積不變，則容器內氣體壓強不再變化，不能說明達到平衡狀態，故A錯誤；
B．氣體的體積、質量不變，則無論是否達到平衡狀態，混合氣體密度都不變，故B錯誤；
C．混合氣體平均相對分子質量不變，總質量是個定值，總物質的量是個定值，混合氣體的平均相對分子質量一直不變，故C錯誤；
D．2v（N₂）_正=v（NO）_正=v（NO）_逆，可說明達到平衡狀態，故D正確；
故答案為：D；　
（3）A．該反應的正反應為吸熱反應，則升高溫度平衡向正反應進行，平衡常數增大，故A正確；
B．加入催化劑，反應速率增大，但平衡不發生移動，故B錯誤；
C．升高溫度，反應速率增大，平衡向正反應方向移動，氮氣的轉化率增大，故C正確．
故答案為：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，故答案為：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，則有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$\frac{（3×1{0}^{-3}\;）^{2}}{（2.5×1{0}^{-1}）×（4.0×1{0}^{-2}）}$=9×10^-4＜K，則反應應向正反應方向進行，則正反應速率大于逆反應速率，
故答案為：大于．

點評 本題綜合考查化學平衡計算與影響因素、平衡狀態判斷、平衡常數應用、反應速率計算等，為高考常見題型和高頻考點，側重考查學生的分析、計算能力，注意理解掌握化學平衡常數的用途：1、判斷反應進行的程度，2、判斷反應的熱效應，3、判斷反應進行的方向，4、計算轉化率等，難度不大．