Question

12．汽车尾气里含有NO气体是由于内燃机燃烧的高温引起氮气和氧气反应所致：N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）△H＞0已知该反应在2404℃时，平衡常数K=64×10^-4．请回答：
（1）某温度下，向2L的密闭容器中充入N₂和O₂各1mol，5分钟后O₂的物质的量为0.5mol，则N₂的反应速率为0.05mol/（L•min）．
（2）假定该反应是在恒容条件下进行，判断该反应达到平衡的标志是AD（填字母序号）．
A．消耗1mol N₂同时生成1mol O₂    B．混合气体密度不变
C．混合气体平均相对分子质量不变    D.2v_正（N₂）=v_逆（NO）
（3）将N₂、O₂的混合气体充入恒温恒容密闭容器中，如图变化趋势正确的是AC（填字母序号）．
（4）向恒温恒容的密闭容器中充入等物质的量的N₂和O₂，达到平衡状态后再向其中充入一定量NO，重新达到化学平衡状态．与原平衡状态相比，此时平衡混合气体中NO的体积分数不变（填“变大”“变小”或“不变”）．
（5）该温度下，某时刻测得容器内N₂、O₂、NO的浓度分别为2.5×10^-1mol•L^-1、4.0×10^-2mol•L^-1和3.0×10^-3mol•L^-1，此时反应向正反应方向进行（填“处于化学平衡状态”“向正反应方向进行”或“向逆反应方向进行”），理由是浓度商Qc=$\frac{（3×1{0}^{-3}）^{2}}{0.25×0.04}$=9×10^-4＜K=64×10^-4．

Answer 1

分析 （1）5分钟内，△n（O₂）=1mol-0.5mol=0.5mol，由N₂（g）+O₂（g）?2NO（g），可知△n（N₂）=0.5mol，再根据v=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$计算v（N₂）；
（2）可逆反应到达平衡时，同种物质的正逆速率相等，各组分的浓度、含量保持不变，由此衍生的其它一些量不变，判断平衡的物理量应随反应进行发生变化，该物理量由变化到不变化说明到达平衡；
（3）A．该反应的正反应为吸热反应，则升高温度平衡向正反应进行，平衡常数增大；
B．加入催化剂，反应速率增大，但平衡不发生移动；
C．升高温度，反应速率增大，平衡向正反应方向移动，氮气的转化率增大；
（4）达到平衡状态后再向其中充入一定量NO等效为在原平衡的基础上增大压强，反应前后气体的物质的量不变，平衡不移动，平衡时相同物质的体积分数相等；
（5）计算此时浓度商Qc，若Qc=K，处于平衡状态，若Qc＜K，反应向正反应进行，若Qc＞K，反应向逆反应进行．

解答 解：（1）5分钟内，△n（O₂）=1mol-0.5mol=0.5mol，由N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）可知△n（N₂）=0.5mol，v（N₂）=$\frac{\frac{0.5mol}{2L}}{5min}$═0.05mol/（L•min），
故答案为：0.05mol/（L•min）；
（2）A．消耗1mol N₂等效于消耗1mol O₂，同时生成1mol O₂，到达平衡状态，故A正确；
B．混合气体总质量不变，容器容积不变，混合气体密度始终不变，故B错误；
C．混合气体总质量不变，反应前后气体物质的量不变，混合气体平均相对分子质量始终不变，故C错误；
D．由方程式可知2v（N₂）_正=v（NO）_正，而2v_正（N₂）=v_逆（NO），则v_正（NO）=v（NO）_逆，处于平衡状态，故D正确，
故选：AD；　
（3）A．该反应的正反应为吸热反应，则升高温度平衡向正反应进行，平衡常数增大，故A正确；
B．加入催化剂，反应速率增大，但平衡不发生移动，NO浓度不变，故B错误；
C．升高温度，反应速率增大，平衡向正反应方向移动，氮气的转化率增大，故C正确，
故答案为：AC；
（4）达到平衡状态后再向其中充入一定量NO等效为在原平衡的基础上增大压强，反应前后气体的物质的量不变，平衡不移动，平衡时相同物质的体积分数相等，此时平衡混合气中NO的体积分数不变，
故答案为：不变；
（5）该温度下，某时刻测得容器内N₂、O₂、NO的浓度分别为2.5×10^-1mol/L、4.0×10^-2mol/L和3.0×10^-3mol/L，浓度商Qc=$\frac{（3×1{0}^{-3}）^{2}}{0.25×0.04}$=9×10^-4＜K=64×10^-4，则反应应向正反应方向进行，
故答案为：向正反应方向进行；浓度商Qc=$\frac{（3×1{0}^{-3}）^{2}}{0.25×0.04}$=9×10^-4＜K=64×10^-4．

点评 本题考查化学平衡的有关计算及影响因素、平衡状态判断、化学平衡图象、平衡常数等，题目难度中等，注意平衡常数的计算和应用．