题目内容

【题目】在2 L固定容积的密闭容器中,800 ℃时发生反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)。该体系中,n(NO)随时间的变化如下表:

时间(s)

0

1

2

3

4

5

n(NO)/mol

0.020

0.012

0.009

0.008

0.0075

0.0075

反应过程如上图所示,a、b、c、d其中只有3条曲线是正确的。请回答:

(1)图中表示NO2的变化的曲线是________,A点时,v(正)______v(逆) (填“大于”“小于”或“等于”,下同)。用O2表示从0~3 s内该反应的平均速率v=____________。

(2)能说明该反应已经达到平衡状态的是________ (填字母)。

a.混合气体的平均摩尔质量不变 b.容器内压强保持不变

c.v逆(NO)=2v正(O2) d.容器内的密度保持不变

e.相同时间内,每消耗2a mol的NO同时生成等量的NO2

f.混合气体中O2和NO2物质的量之比为1∶2的状态

(3)已知上述反应为放热反应,达平衡后改变条件继续进行。在t1~t6内反应速率与时间图像如图,在每一时刻均只改变一个影响反应速率的因素,则下列说法正确的是__________。

A.在t1时增大了压强 B.在t3时加入了催化剂

C.在t4时降低了温度 D.t0~t1时X的转化率最高

(4)能使该反应的反应速率增大的是________(填字母)。

a.及时分离出NO2气体 b.适当升高温度

c.增大O2的浓度 d.选择高效的催化剂

【答案】b 大于 0.001mol/(Ls) abc BD bcd

【解析】

(1)根据图示结合表中的数据可知,因为在起点NO的物质的量为0.02mol,容器体积是2L,起始浓度为0.01mol/L,据此判断出图中NO的变化曲线,根据反应为可逆反应,判断出NO2和O2的变化曲线;在A点处,NO的物质的量浓度在减小,判断v(正)、v(逆)的大小;根据表格数据,计算3s时用NO表示该反应的平均速率,根据速率之比等于计量数之比计算O2的平均速率;

(2) 800 ℃时发生反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)结合平衡的概念和特征分析判断;

(3)2NO(g)+O2(g)2NO2(g)反应为放热反应,结合影响平衡的因素分析判断;

(4)根据影响化学反应速率的因素分析判断。

(1)根据图示结合表中的数据可知,因为在起点NO的物质的量为0.02mol,容器体积是2L,起始浓度为0.01mol/L,图中c线符合,即图中c线为NO的变化曲线,因为反应为可逆反应,平衡时NO2的浓度小于0.01mol/L,因此b线为NO2的变化曲线,d线为O2的变化曲线;在A点处,NO的物质的量浓度在减小,说明反应在向正反应方向进行,此时v(正)>v(逆);根据表格数据,平衡时,NO的浓度为=0.00375 mol/L,从0~3 s内用NO表示该反应的平均速率v==0.002mol/(Ls),根据速率之比等于计量数之比,O2的平均速率为×0.002mol/(Ls)=0.001mol/(Ls)故答案为:b;大于;0.001mol/(Ls);

(2) 800 ℃时发生反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)。a.反应前后气体的物质的量发生变化,因此混合气体的平均摩尔质量不变,即混合气体的物质的量不变,能够说明达到平衡状态,故a正确;b.反应前后气体的物质的量发生变化,容器内压强保持不变,即混合气体的物质的量不变,能够说明达到平衡状态,故b正确;c.v逆(NO)=2v正(O2),说明正逆反应速率相等,能够说明达到平衡状态,故c正确;d.容器的体积不变,气体的质量不变,容器内的密度始终保持不变,不能说明达到平衡状态,故d错误;e.根据方程式,相同时间内,消耗2a mol的NO必定同时生成等量的NO2,不能说明达到平衡状态,故e错误;f.混合气体中O2和NO2物质的量之比为1∶2的状态,不能说明二者的浓度是否发生变化,不能说明达到平衡状态,故f错误;故答案为:abc;

(3)2NO(g)+O2(g)2NO2(g)反应为放热反应。A.增大压强,平衡逆向移动,容器的体积减小,正逆反应速率均突然增大,与图像不符,故A错误;B.加入催化剂,平衡不移动,反应速率增大,与图像符合,故B正确;C.降低温度,平衡正向移动,正反应速率大于逆反应速率,与图像不符,故C错误;D.t1时平衡逆向移动,t2时重新建立平衡,t3时平衡不移动,t4时平衡逆向移动,t5时重新建立平衡,因此t0~t1时X的转化率最高,故D正确;故答案为:BD;

(4)a.及时分离除NO2气体,生成物浓度减小,则反应速率减小,故a错误;b.适当升高温度,反应速率增大,故b正确;c.增大O2的浓度反应速率增大,故c正确;d.选择高效催化剂能增大反应速率,故d正确,故答案为:bcd。

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