Question

【题目】二氧化氮可由NO和O2生成，已知在2 L密闭容器内，800 ℃时反应：2NO(g)＋O2(g)2NO2(g) ΔH，n(NO)、n(O2)随时间的变化如表：

时间/s	0	1	2	3	4	5
n(NO)/mol	0.200	0.100	0.080	0.050	0.050	0.050
n(O2)/mol	0.100	0.050	0.040	0.025	0.025	0.025

(1)已知：K800 ℃>K1 000 ℃，则该反应的ΔH________0(填“大于”或“小于”)，用O2表示0～2 s内该反应的平均速率为________。

(2)能说明该反应已达到平衡状态的是________。

a．容器内气体颜色保持不变

b．2v逆(NO)＝v正(O2)

c．容器内压强保持不变

d．容器内气体密度保持不变

(3)为使该反应的速率增大，提高NO的转化率，且平衡向正反应方向移动，应采取的措施有________。

(4)在题述条件下，计算通入2 mol NO和1 mol O2的平衡常数K＝________。

(5)在题述条件下，若开始通入的是0.2 mol NO2气体，达到化学平衡时，NO2的转化率为________。

(6)煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物，用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。

①CH4(g)＋4NO(g) 2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O ΔH<0

②CH4(g)＋2NO2(g) N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH<0

对于反应②，欲提高NO2的转化率，可采取的措施有________。

a．增加原催化剂的表面积

b．降低温度

c．减小投料比[n(NO2)/n(CH4)]

d．增大压强

Answer 1

【答案】(1)小于 0.015 mol·L－1·s－1 (2)ac (3)通入氧气、增大压强(缩小容器体积) (4)720 (5)25% (6)bc

【解析】(1)由已知条件可知升高温度化学平衡常数减小，说明升高温度平衡逆向移动。根据平衡移动原理，升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动，故逆反应是吸热反应，所以该反应的正反应为放热反应，即ΔH<0。0～2 s内用O2表示该反应的平均速率为v(O2)＝(0.100－0.040)mol÷2 L÷2 s＝0.015 mol·L－1·s－1。(2)因为反应是在恒容的密闭容器中发生的，只有NO2是红棕色，其他气体都是无色的，若容器内气体颜色保持不变，可证明反应达到平衡状态，a正确。当v逆(NO)＝2v正(O2)时才能证明反应达到平衡状态，b错误。由于该反应是反应前后气体分子数不相等的反应，若未达到平衡，则容器内气体的压强就会发生变化，所以容器内压强保持不变时，该反应达到平衡状态，c正确。反应前后气体的质量不变，容器的容积也不变，所以任何时刻容器内气体的密度都保持不变，故不可作为反应达到平衡的标志，d错误。(3)为使该反应的速率增大，提高NO的转化率，且平衡向正反应方向移动，应采取的措施有通入氧气、增大体系的压强(缩小容器体积)。(4)800 ℃，该反应的化学平衡常数为K＝＝＝720。由于化学平衡常数只与温度有关，而与反应物浓度无关，温度不变，化学平衡常数就不变。(5)开始通入0.2 mol NO2与开始通入0.2 mol NO和0.1 mol O2是等效的，故平衡时n(NO2)＝0.15 mol，NO2的转化率为×100%＝25%。