Question

3．在2L密闭容器内，800℃时反应2NO（g）+O₂（g）═2NO₂（g）体系中，n（NO）随时间的变化如表：

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

（1）上述反应在第5s时，NO的转化率为65%．
（2）如图中表示NO₂变化曲线的是b．用O₂表示0～2s内该反应的平均速率v=1.5×10^-3mol•L^-1•s^-1．
（3）能说明该反应已达到平衡状态的是bc．
a．v（NO₂）=2v（O₂） b．容器内压强保持不变 c．v_逆（NO）=2v_正（O₂） d．容器内密度保持不变
（4）铅蓄电池是常用的化学电源，其电极材料是Pb和PbO₂，电解液为稀硫酸．工作时该电池总反应式为：
PbO₂+Pb+2H₂SO₄═2PbSO₄↓+2H₂O，据此判断工作时正极反应为PbO₂+4H⁺+SO₄^2-+2e^-═PbSO₄+2H₂O．
（5）火箭推进器中盛有强还原剂液态肼（N₂H₄）和强氧化剂液态双氧水．当它们混合反应时，即产生大量无污染物质并放出大量热．反应的化学方程式为N₂H₄+2H₂O₂=N₂+4H₂O．

Answer 1

分析 （1）第5s时NO为0.007mol，NO转化率=$\frac{NO物质的量变化量}{NO起始物质的量}$×100%；
（2）NO₂是产物，随反应进行浓度增大，由方程式可知平衡时△c（NO₂）=△c（NO）．
根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v（NO），再利用速率之比等于化学计量数之比计算v（O₂）；
（3）可逆反应到达平衡时，同种物质的正逆速率相等，各组分的浓度、含量保持不变，由此衍生的其它一些量不变，判断平衡的物理量应随反应进行发生变化，该物理量由变化到不变化说明到达平衡；
（4）原电池正极发生还原反应，PbO₂在正极获得电子，硫酸溶液条件下，生成PbSO₄与H₂O；
（5）液态肼（N₂H₄）和双氧水混合反应时，产生大量无污染物质，应生成氮气与水．

解答 解：（1）第5s时NO为0.007mol，NO转化率=$\frac{（0.02-0.007）mol}{0.02mol}$×100%=65%，
故答案为：65%；
（2）NO₂是产物，随反应进行浓度增大，由方程式可知平衡时△c（NO₂）=△c（NO）=$\frac{（0.02-0.007）mol}{2L}$=0.0065mol/L，所以图中表示NO₂变化的曲线是b；
2s内用NO表示的平均反应速率v（NO）=$\frac{\frac{（0.02-0.008）mol}{2L}}{2s}$=3.0×10^-3mol•L^-1•s^-1，速率之比等于化学计量数之比，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，
故答案为：b；1.5×10^-3mol•L^-1•s^-1；
（3）a．若反应达到平衡，则v（NO₂）_正=2v（O₂）_逆，由于未指明正、逆速率，不能判断反应是否达到平衡，故a错误；
b．由于反应前后气体体积不等的反应，恒温恒容下随反应进行容器内压强变化，当容器内压强保持不变，说明反应达到平衡，故b正确；
c．由方程式可知v_正（NO）=2v_正（O₂），而v_逆（NO）=2v_正（O₂），则v_正（NO）=_逆（NO），反应到达平衡，故c正确；
d．混合气体总质量不变，容器容积不变，容器内混合气体密度始终不变，故d错误，
故选：bc；
（4）原电池正极发生还原反应，PbO₂在正极获得电子，硫酸溶液条件下，生成PbSO₄与H₂O，正极电极反应式为：PbO₂+4H⁺+SO₄^2-+2e^-═PbSO₄+2H₂O，
故答案为：PbO₂+4H⁺+SO₄^2-+2e^-═PbSO₄+2H₂O；
（5）液态肼（N₂H₄）和双氧水混合反应时，产生大量无污染物质，应生成氮气与水，反应方程式为：N₂H₄+2H₂O₂=N₂+4H₂O，
故答案为：N₂H₄+2H₂O₂=N₂+4H₂O．

点评 本题考查化学平衡计算、平衡状态判断、原电池等，注意判断平衡的物理量应随反应进行发生变化，该物理量由变化到不变化说明到达平衡．