题目内容

3.100KPa时,反应2NO(g)+O2(g)?2NO2(g)中NO的平衡转化率与温度的关系如图1,反应2NO2(g)?N2O4(g)中NO2的平衡转化率与温度的关系曲线如图2所示.
(1)图1中A、B、C三点表示不同温度、压强下2NO(g)+O2(g)?2NO2(g)达到平衡时NO的转化率,则B点对应的压强最大.
(2)100kPa、25℃时,2NO2(g)?N2O4(g)平衡体系中N2O4的物质的量分数为66.7%,N2O4的分压p(N2O4)=66.7kPa,列式计算平衡常数Kp=$\frac{66.7kPa}{[100kpa×(1-66.7%)]^{2}}$(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)100kPa、25℃时,VmLNO与0.5mLO2混合后最终气体的体积为(0.75V+0.5)mL.

分析 (1)2NO(g)+O2(g)?2NO2(g),反应是气体体积减小的反应压强越大平衡正向进行,图中曲线上各点为等压不等温,通过控制变量做等温线确定ABC三点与曲线交点等温不等压,从而确定曲线以下的点压强小于100kPa,曲线以上的点压强大于100kPa;
(2)利用三段法列式计算,恒压100kPa、25℃时NO2的转化率为80%,设起始量二氧化氮物质的量为x,
              2NO2(g)?N2O4(g)
起始量(mol)   x        0
变化量(mol)  0.8x      0.4x
平衡量(mol)  0.2x      0.4x
平衡体系中N2O4的物质的量分数=$\frac{0.4x}{0.6x}$×100%=66.7%,
Kp用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数列式计算;
(3)由图1可知100kPa、25℃时一氧化氮的转化率为:50%,而反应2NO(g)+O2(g)?2NO2(g)中,体积减少的量为反应的一氧化氮的一半,所以反应后气体的体积为:VmL+0.5mL-0.5VmL×$\frac{1}{2}$=(0.75V+0.5)mL.

解答 解:(1)图中曲线上各点为等压不等温,通过控制变量做等温线确定ABC三点与曲线交点等温不等压,从而确定曲线以下的点压强小于100kPa,曲线以上的点压强大于100kPa,所以B点压强最大,
故答案为:B;
(2)利用三段法列式计算,恒压100kPa、25℃时NO2的转化率为80%,设起始量二氧化氮物质的量为x,
                  2NO2(g)?N2O4(g)
起始量(mol)   x           0
变化量(mol)  0.8x       0.4x
平衡量(mol)  0.2x      0.4x
平衡体系中N2O4的物质的量分数=$\frac{0.4x}{0.6x}$×100%=66.7%,根据分压=总压×物质的量分数,所以p(N2O4)=66.7%×100kPa=66.7kPa,
Kp用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数,
则Kp=$\frac{66.7kPa}{[100kpa×(1-66.7%)]^{2}}$;
故答案为:66.7%;66.7;$\frac{66.7kPa}{[100kpa×(1-66.7%)]^{2}}$;
(3)由图1可知100kPa、25℃时一氧化氮的转化率为:50%,而反应2NO(g)+O2(g)?2NO2(g)中,体积减少的量为反应的一氧化氮的一半,所以反应后气体的体积为:VmL+0.5mL-0.5VmL×$\frac{1}{2}$=(0.75V+0.5)mL,故答案为:(0.75V+0.5).

点评 本题考查了图象分析化学平衡影响因素、平衡常数计算,掌握化学平衡移动原理是解题关键,题目难度中等.

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