Question

1．随着大气污染的日趋严重，国家拟于“十二五”期间，将二氧化硫（SO₂）排放量减少8%，氮氧化物（NOx）排放量减少10%．目前，消除大气污染有多种方法．
（1）降低汽车尾气的方法之一是在排气管上安装催化转化器，发生如下反应：2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）；△H＜0，该反应的化学平衡常数表达式：K=$\frac{c（{N}_{2}）×{c}^{2}（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）×{c}^{2}（CO）}$． 
（2）若在一定温度下，将2molNO、1molCO充入1L 固定容积的容器中，反应过程中各物质的浓度变化如图所示．若保持温度不变，20min时再向容器中充入CO、N₂各0.6mol，平衡将不移动（填“向左”、“向右”或“不”）．           
（3）20min时，若改变反应条件，导致N₂浓度发生如图所示的变化，则改变的条件可能是②（填序号）．   
①加入催化剂　       ②降低温度　   ③缩小容器体积　    ④增加CO₂的量
（4）在研究氮的氧化物的转化时，某小组查阅到以下数据：25℃、1.01×10⁵Pa时，2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H＜0的平衡常数 K=12.5，则该条件下密闭容器中N₂O₄ 和NO₂的混合气体达到平衡时，若 c （NO₂）═0.04mol?L^-1，c （N₂O₄）═0.02mol/L；改变上述体系的某个条件，达到新的平衡后测得混合气体中 c （NO₂）=0.05 mol?L^-1，c （N₂O₄）=0.008 mol?L^-1，则改变的条件为升高温度．

Answer 1

分析 （1）化学平衡常数是指：一定温度下，可逆反应到达平衡时，生成物的浓度系数次幂之积与反应物的浓度系数次幂之积的比，固体、纯液体不需要在化学平衡常数中写出；
（2）计算平衡时二氧化碳的浓度，将各组分的平衡浓度代入平衡常数表达式K=$\frac{c（{N}_{2}）×{c}^{2}（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）×{c}^{2}（CO）}$计算平衡常数，再计算此时浓度商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；
（3）20min时，改变反应条件瞬间N₂浓度不变，而后N₂浓度增大，结合外界条件对平衡影响分析解答；
（4）根据平衡常数K=$\frac{c（{N}_{2}{O}_{4}）}{{c}^{2}（N{O}_{2}）}$=12.5计算c c（N₂O₄）；
平衡时平衡常数K=$\frac{0.008}{0.0{5}^{2}}$=3.2＜12.5，改变温度使平衡逆向移动，正反应为放热反应，应是升高温度．

解答 解：（1）2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）的平衡常数表达式K=$\frac{c（{N}_{2}）×{c}^{2}（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）×{c}^{2}（CO）}$，故答案为：$\frac{c（{N}_{2}）×{c}^{2}（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）×{c}^{2}（CO）}$；
（2）由方程式可知，平衡时二氧化碳的浓度为0.2mol/L×2=0.4mol/L，平衡常数K=$\frac{c（{N}_{2}）×{c}^{2}（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）×{c}^{2}（CO）}$=$\frac{0.2×0．{4}^{2}}{1．{6}^{2}×0．{6}^{2}}$=$\frac{5}{144}$，若保持温度不变，20min时再向容器中充入CO、N₂各0.6mol，则浓度商=$\frac{（0.2+0.6）×0．{4}^{2}}{1．{6}^{2}×（0.6+0.6）^{2}}$=$\frac{5}{144}$，等于平衡常数，故平衡不移动，
故答案为：不；
（3）20min时，改变反应条件瞬间N₂浓度不变，而后N₂浓度增大：
①加入催化剂，平衡不移动，氮气浓度不变，故错误；
②降低温度，瞬间氮气浓度不变，正反应为放热反应，平衡向正反应移动，氮气浓度增大，故正确；
③缩小容器体积，瞬间氮气浓度增大，平衡向向正反应方向移动，氮气浓度继续增大，故错误；
④增加CO₂的量，瞬间氮气浓度不变，平衡向逆反应移动，氮气浓度减小，故错误，
故选：②；
（4）若平衡时，若c（NO₂）═0.04mol?L^-1，根据平衡常数K=$\frac{c（{N}_{2}{O}_{4}）}{{c}^{2}（N{O}_{2}）}$=12.5，可知c c（N₂O₄）=12.5×0.04² mol/L=0.02mol/L；
平衡时平衡常数K=$\frac{0.008}{0.0{5}^{2}}$=3.2＜12.5，改变温度使平衡逆向移动，正反应为放热反应，应是升高温度，
故答案为：0.02mol/L；升高温度．

点评 本题考查化学平衡常数及应用、化学平衡影响因素等，需要学生具备扎实的基础与灵活运用能力，化学平衡常数的用途：1、判断反应进行的程度，2、判断反应的热效应，3、判断反应进行的方向，4、计算转化率等．