题目内容

【题目】氮的氧化物是造成大气污染的主要物质。

(1)用活性炭还原NO的有关反应为:C(s)2NO(g)N2(g)CO2(g)。向恒容密闭容器中加入一定量的活性炭和NOT℃时,各物质起始浓度及10 min20 min各物质平衡浓度如表所示:

浓度mol/L

时间min

NO

N2

CO2

0

10

0

0

10

5

2.5

2.5

20

2

4

0.25

10min时,若只改变某一条件使平衡发生移动,20min时重新达到平衡,则改变的条件是____

20min时,保持温度和容器体积不变再充入NON2,使二者的浓度均增加至原来的两倍,此时反应v___v(填”“)。

(2)工业上由N2H2来制备NH3。不同温度下,向三个相同的容器中投入相同的反应物进行反应,测得不同温度时平衡混合物中NH3的物质的量分数随压强增大而变化如图所示。

①M点的v_______Q点的v(填”“)。

图中三条曲线对应的温度分别为T1T2T3,其中温度最高的是____

恒温恒容条件下,能说明反应N2(g)3H2(g)2NH3(g)达到平衡状态的是____(填选项字母)

A 2v(N2)v(NH3) Bc2(NH3)/[c(N2)c3(H2)]保持不变

C.反应器中的压强不再发生变化 D3 molHH键断裂的同时,有2molNH键断裂

(3)NO2存在如下平衡:2NO2(g)N2O4(g) H0,在一定条件下NO2N2O4的消耗速率与各自的分压(分压=总压×物质的量分数)有如下关系 v(NO2)k1·p2(NO2)v(N2O4)k2·p(N2O4),相应的速率与其分压关系如图所示。

一定温度下,k1k2与平衡常数Kp(压力平衡常数,用平衡分压代替平衡浓度计算)间的关系是k1____;在上图标出点中,指出能表示反应达到平衡状态的点是______

【答案】分离出了产物CO2(或减小CO2的浓度) T3 BC 2k2·Kp BD

【解析】

(1)②根据浓度商Qc和平衡常数K的关系,判断平衡移动;

(2)QM两点在同一等温曲线上,但M点压强高,根据压强对化学反应速率的影响作答;

②合成氨反应是气体体积减小的放热反应,根据温度对平衡的影响作答;

③反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,平衡时各物质的浓度,百分含量不变,以及由此衍生的一些物理量不变,据此判断;

(3)达到平衡时,正逆反应速率相等,满足平衡条件v(NO2)=2 v(N2O4),即为平衡点。

(1)根据表中数据,10min改变条件后,到20min,重新达到平衡,NO的浓度减少3mol·L1N2的浓度增加了1.5mol·L1,符合化学计量数之比,CO2的浓度理应增加,现在CO2的浓度减少了2.25mol·L1,说明10min改变的条件是分离出了产物CO2(或减小CO2的浓度)

②根据表中的数据,此温度下,该反应的平衡常数20min时,保持温度和容器的体积不变充入NON2,浓度增加为原来的两倍,c(NO)=4mol·L1c(N2)=8mol·L1,则此时的浓度商Qc小于K,平衡正向移动,则vv

(2) 合成氨反应为N2(g)3H2(g)2NH3(g)H0

QM两点在同一等温曲线上,但是M点压强高;其他条件一定时,压强越大,化学反应速率越大,因此M点的正反应速率大,则M点的vQ点的v

②合成氨反应是正向气体体积减小的放热反应,其他条件一定时,温度升高能使化学平衡逆向移动,则NH3的含量越小,根据图像可知,T1T2T3中温度最高的是T3

A2v(N2)v(NH3),不能说明正反应速率等于逆反应速率,因此不能判断该反应是否达到平衡,A不符合题意;

B是该反应的化学平衡常数的表达式,其值不变,说明该反应达到了最大限度,故反应达到了平衡,B符合题意;

C.在恒温恒容条件下,气体的压强之比等于其物质的量之比,合成氨反应正反应是气体分子数减小的反应,若压强不变,说明气体的物质的量不变,反应达到平衡,C符合题意;

DHH键断开表示的是正反应速率,NH键断裂表示逆反应速率;若反应达到平衡,断开3molHH键的同时,应该有6molNH键断裂,现只有2molNH键断裂,说明反应未达到平衡,D不符合题意;

答案选BC

(3)NO2的消耗速率表示的是正反应速率;N2O4的消耗速率表示的是逆反应速率;当反应达到平衡时,正逆反应速率相等,用不同的物质表示时,其数值之比等于计量数之比,则v(NO2)=2v(N2O4);根据关系式,有 k1·p2(NO2)= 2k2·p(N2O4),该反应的平衡常数,联立两式,可得k1=2k2·Kp

达到平衡时,v(NO2)=2v(N2O4)BD两点表示的速率恰好满足,因此达到平衡的点为BD

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XYZ的浓度不再发生变化

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