题目内容
【题目】Ⅰ.利用测压法在刚性反应器中研究 T℃ 时:
3NO2(g)3NO(g)+O3(g) ΔH=+317.3kJ·mol-1的分解反应,体系的总压强 p随时间 t 的变化如下表所示:
反应时间/min | 0 | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 |
压强/MPa | 20.00 | 21.38 | 22.30 | 23.00 | 23.58 | 24.00 | 24.00 |
(1)该反应达到平衡后的熵值较平衡前______________(填“增大”“减小”“不变”)。
(2)若降低反应温度,则平衡后体系压强 p____24.00 MPa(填“大于”“等于”“小于”),原因是_____________________________________________________________________。15min 时,反应物的转化率 α=__________%
Ⅱ.一定条件下,在体积为 2 L 的密闭容器中发生反应:2NO2(g)2NO(g)+O2(g) ΔH>0。投入 2 mol NO2发生反应。实验测得:v正=k正c2(NO2),v逆=k逆c2(NO)·c(O2),k正、k逆为速率常数,受温度影响。在温度为 T℃ 时 NO2 的转化率随时间变化的结果如图所示。
(1)要提高 NO2转化率,可采取的措施是________________ 、__________________。
(2)前2min内,以NO2表示该反应的化学反应速率为___________________。
(3)计算 A 点处v正/ v逆=_________________(保留一位小数)。
【答案】增大 小于 体积不变时,温度降低,气体分子间间隙减小,总压降低;该反应是吸热反应,降低温度,平衡逆向移动,气体分子数减少,压强降低。 45 升高温度 将生成物之一及时分离。 0.2mol·L-1·min-1 9.1
【解析】
Ⅰ.(1)熵值是反应体系的混乱度,反应3NO2(g)3NO(g)+O3(g)正方向是气体总物质的量增大的方向,则达到平衡后的熵值较平衡前增大;(2)平衡时气体的总压强为24.00MPa,在恒容条件下,该反应是吸热反应,降低温度,平衡逆向移动,气体分子数减少,压强降低,另外温度降低,气体分子间隙也减小,容器内的总压强也减小,故降温后平衡体系压强p小于24.00 MPa;在恒温恒容条件下,气体的压强与气体的总物质的量成正比,设起始时气体NO2的物质的量为nmol,则15min 时,容器内压强为23MPa,气体的总物质的量为mol,则:
3NO2(g)3NO(g)+O3(g) △n
3 3 1 1
nmol mol-nmol
故反应物NO2的转化率α=×100%=45%;
Ⅱ.(1)对于反应2NO2(g)2NO(g)+O2(g) ΔH>0,升高温度、减小NO或O2的浓度以及增大容器的体积,均能使平衡向正反应方向移动,提高NO2的转化率;(2)反应进行到2min时NO2的转化率为0.4,则参加反应的NO2的物质的量为0.8mol,前2min内,以NO2表示该反应的化学反应速率为=0.2mol·L-1·min-1;(3)T℃ 时反应达到平衡时NO2的转化率为0.5,则:
2NO2(g)2NO(g)+O2(g)
起始物质的量(mol) 2 0 0
变化物质的量(mol) 1 1 0.5
平衡物质的量(mol) 1 1 0.5
平衡时v正=v逆,即k正c2(NO2) =k逆c2(NO)·c(O2),故===0.25;A点处NO2的转化率为0.3,则:
2NO2(g)2NO(g)+O2(g)
起始物质的量(mol) 2 0 0
变化物质的量(mol) 0.6 0.6 0.3
终了物质的量(mol) 1.4 0.6 0.3
此时,=×=0.25×≈9.1。