Question

【题目】氮、碳都是重要的非金属元素，合理应用和处理碳和氮的化合物，在生产生活中有重要意义。

I.研究含氮污染物的治理是环保的一项重要工作。

T℃时，发生如下反应，3NO(g)+O3(g)3NO2(g)，将0.6molNO和0.2molO3气体充入到2L固定容积的恒温密闭容器中，NO的浓度随反应时间的变化如图1所示。

①T℃时，反应3NO(g)+O3(g)3NO2(g)的平衡常数K=_____。

②不能说明反应达到平衡状态的是______________。

A．气体颜色不再改变 B．气体的平均摩尔质量不再改变

C．气体的密度不再改变 D．单位时间内生成O3和NO2物质的量之比为1∶3

II．NO2的二聚体N2O4是火箭中常用氧化剂。完成下列问题。如图2所示，A是由导热材料制成的密闭容器，B是一耐化学腐蚀且易于传热的透明气囊．关闭K2，将各1molNO2通过K1、K3分别充入真空A、B中，反应起始时A、B的体积相同均为aL（忽略导管中的气体体积）。

①若容器A中到达平衡所需时间ts，达到平衡后容器内压强为起始压强的0.8倍，则平均化学反应速率v（NO2）=_______。

②若打开K2，平衡后B容器的体积缩至0.4aL，则打开K2之前，气球B体积为__________L。

③若平衡后在A容器中再充入0.5molN2O4，则重新到达平衡后，平衡混合气中NO2的体积分数____（填“变大”“变小”或“不变”）。

Ⅲ.氮有不同价态的氧化物，如NO、N2O3、NO2等，它们在一定条件下可以相互转化。

（1）某温度下，在一体积可变的密闭容器中充入1mol N2O3，发生反应N2O3NO2(g)+NO(g)，达到平衡后，于t1时刻改变某一条件后，速率与时间的变化图像如图所示，有关说法正确的是__________

A.t1时刻改变的条件是增大N2O3的浓度，同时减小NO2或NO的浓度

B.t1时刻改变条件后，平衡向正反应方向移动，N2O3的转化率增大

C.在t2时刻达到新的平衡后，NO2的百分含量不变

D.若t1时刻将容器的体积缩小至原容积的一半，则速率~时间图像与上图相同

（2）在1000K下，在某恒容容器中发生下列反应：2NO2(g)2NO(g)+O2(g)，将一定量的NO2放入恒容密闭容器中，测得其平衡转化率α(NO2)随温度变化如图所示。图中a点对应温度下.己知NO2的起始压强P0为120kPa，列式计算该温度下反应的平衡常数Kp= __________（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数）。

（3）对于反应N2O4(g)2NO2(g)，在一定条件下N2O4与NO2的消耗速率与自身压强间存在关系：v(N2O4)=k1·p(N2O4)，v(NO2)=k2·p2(NO2)。其中，k1、2是与反应及温度有关的常数。相应的速率-压强关系如图所示：一定温度下，k1、k2与平衡常数Kp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两个点__________，理由是__________________________。

Answer 1

【答案】 240L/mol C 0.4/(at)mol·L-1·S-1 0.7a 变小 C Kp= 81 kPa 1/2K2KP BD 达到平衡时，N2O4与NO2的消耗速率满足条件v(NO2) = 2v(N2O4)

【解析】I.①T℃时，将0.6molNO和0.2molO3气体充入到2L固定容积的恒温密闭容器中，根据图象分析可知平衡状态NO浓度为0.1mol/L，10min达到平衡，

3NO(g)+O3(g)3NO2(g)

起始量(mol/L) 0.3 0.1 0

变化量(mol/L) 0.2 0.2

平衡量(mol/L) 0.1 0.2

K==240，故答案为：240；

②反应3NO(g)+O3(g)3NO2(g)反应是气体体积减小反应。A．气体颜色不再改变，说明二氧化氮浓度不变，说明反应达到平衡状态，故A不符合；B．反应前后气体质量不变，物质的量变化，当气体的平均摩尔质量不再改变，说明反应达到平衡状态，故B不符合；C．气体质量和体积不变，气体的密度始终不改变，不能说明反应达到平衡状态，故C符合；D．反应速率之比等于化学方程式计量数之比为正反应速率之比，当单位时间内生成O3和NO2物质的量之比为1：3，表明正逆反应速率相同，反应达到平衡状态，故D不符合；故答案为：C；

Ⅱ．①关闭K2，将各1molNO2通过K1、K3分别充入真空A、B中，反应起始时A、B的体积相同均为aL，若容器A中到达平衡所需时间ts，达到平衡后容器内压强为起始压强的0.8倍，设生成四氧化二氮为x

2NO2(g)N2O4(g)

起始量 1 0

变化量 2x x

平衡量 1-2x x

1-2x+x=0.8×1，x=0.2mol，则平均化学反应速率v(NO2)= =mol/(Ls)，故答案为： mol/(Ls)；

②打开K2，则相当于是在等温等压时的平衡，因此平衡时等效的．由于此时反应物的物质的量是B中的二倍，所以打开K2之前，气球B体积为(aL+0.4aL)÷2=0.7aL，故答案为：0.7a；

③若平衡后在A容器中再充入0.5molN2O4，相当于中等压强，平衡正向进行，则重新到达平衡后，平衡混合气中NO2的体积分数变小，故答案为：变小；

Ⅲ.(1)A．该反应为体积可变的反应，所以根据图象中最后达到平衡的速率和之前速率相同，可知改变的条件应该是恒压条件下充入反应物，故A错误；B．改变的条件应该是恒压条件下充入反应物，属于等效平衡，故平衡时反应物转化率不变，故B错误；C．改变的条件应该是恒压条件下充入反应物，等效平衡，故平衡时二氧化氮体积分数不变，故C正确；D．若t1时刻将容器的体积缩小至原容器的一半，则压强增大，正逆反应速率都增大，所以速率～时间图象与上图不同，故D错误；故选C；

(2)图中a点对应温度下，NO2的转化率是0.6，设原来NO2的物质的量为xmol，转化的物质的量为0.6xmol，

2NO2(g)2NO(g) + O2(g)，

开始 x 0 0

转化0.6xmol 0.6xmol 0.3xmol

平衡0.4xmol 0.6xmol 0.3xmol

则混合气体的物质的量=0.4xmol+0.6xmol+0.3xmol=1.3xmol，相同条件下，气体的压强之比等于其物质的量之比，所以反应后压强=×1.3xmol=156kPa，NO2的分压=156kPa×=48kPa，NO的分压=156kPa×=72kPa，O2的分压=156kPa×=36kPa，化学平衡常数Kp===81 kPa，故答案为：81 kPa；

(3)反应N2O4(g)2NO2(g)，则化学平衡常数Kp=，二者的反应速率之比等于其计量数之比，则υ(NO2)：υ(N2O4)=k2p2(NO2)：k1p(N2O4)=2：1，又化学平衡常数Kp=，所以K1=K2Kp，满足平衡条件υ(NO2)=2υ(N2O4)即为平衡点，B、D点的压强之比等于其反应速率之比为1：2，所以B、D为平衡点，故答案为： K2Kp；BD；达到平衡时，N2O4与NO2的消耗速率满足条件v(NO2) = 2v(N2O4)。