Question

20．汽车尾气里含有的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2 404℃，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AD．
A．消耗1mol N₂同时生成1mol O₂
B．断裂1N_A个O=O键同时断裂1N_A 个 N=O键
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，此时平衡混合气中NO的体积分数不变．（填“变大”、“变小”或“不变”）
（5）在温度2 404℃条件下，某时刻测得容器内N₂、O₂、NO的浓度分别为2.5×10^-1 mol/L、4.0×10^-2 mol/L和3.0×10^-3 mol/L，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”），理由是因为浓度商Q_c＜K．

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，带入v=$\frac{△n}{V•△t}$计算；
（2）可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等（同种物质）或正逆反应速率之比等于系数之比（不同物质），平衡时各种物质的物质的量、浓度等不再发生变化，由此衍生的一些物理量不变，以此分析；
（3）根据温度、催化剂对反应速率和平衡移动的影响判断；
（4）根据化学方程式的特点结合压强对平衡的影响分析；
（5）计算某时刻生成物的浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值，与该温度下的平衡常数相比较，可得出结论．

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）═$\frac{△n}{V•△t}$=$\frac{0.5mol}{2L×5min}$=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，故选；
B．断裂1N_A个O=O键同时断裂1N_A 个 N=O键，正逆反应速率不相等，故不选；
C．混合气体平均相对分子质量不变，总质量是个定值，总物质的量是个定值，混合气体的平均相对分子质量一直不变，故不选；
D．2v（N₂）_正=v（NO）_正=v（NO）_逆，故选；
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，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）该反应中，气体的化学计量数之和前后相等，压强对平衡移动没有影响，只要是在相同温度下，则平衡状态相同，与原平衡状态相比，此时平衡混合气中NO的体积分数，
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，则有该时刻生成物的浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值为：$\frac{（3×10{\;}^{-3}）^{2}}{（2.5×10{\;}^{-1}）×（4.0×1{\;}^{-2}）}$=9×10^-4＜K，则反应应向正反应方向进行，
故答案为：向正反应方向进行；因为浓度商Q_c＜K．

点评 本题考查化学平衡的有关计算，题目难度中等，注意平衡常数的计算和应用．