Question

20．已知：4NH₃（g）+5O₂（g）?4NO（g）+6H₂O（g）  在容积固定的恒温密闭容器中充入NH₃和O₂发生上述反应，容器内部分物质的物质的量浓度如下表：

时间/浓度	c（NH3）（mol/L）	c（O2 ）（mol/L）	c（NO）（mol/L）
起始	0.800	1.000	0.000
第2min	a	b	c
第4min	0.400	0.500

（1）下列能说明该反应已经达到平衡状态的是ABE
A．容器中气体平均摩尔质量不变    
B．c（O₂）不变  
C．v（O₂）=1.25v（NH₃）
D．体系气体无颜色变化                  
E．体系压强不变
（2）在容器中加入正催化剂，则反应速率增大（填“增大”“减小”“不变”；后同），降低容器的温度则反应速率减小．
（3）反应在第2min时，容器中压强与反应前之比为19：18，则a=mol/L；0～2min平均速率v（NH3）=0.2mol/（L•min）．第4min时反应是（是、否）达到平衡
（4）如果把该反应设计为原电池，NH₃在原电池负极，电解质溶液中阴离子向负极移动．若果以NaCl为电解质，正极反应为：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-．

Answer 1

分析 （1）根据达到平衡状态，一定满足正逆反应速率相等，各组分的浓度、百分含量不再变化，据此进行判断；
（2）加入正催化剂，则正逆反应速率都增大；降低容器的温度则反应速率都减小；
（3）设在第2min时转化了xmol氨气，压强之比等于气体物质的量之比，根据反应在第2min时，容器中压强与反应前之比为19：18计算出a；根据反应速率表达式计算出0～2min平均速率v（NH₃）；根据计算出的a大小判断第4min时反应是否达到平衡状态；
（4）原电池中负极失去电子发生氧化反应、正极得到电子发生还原反应；阴离子移动方向与电流方向相反；以NaCl为电解质，正极氧气得到电子生成氢氧根离子．

解答 解：（1）A．该反应是体积减小的反应，气体的总物质的量在达到平衡状态之前是变量，气体的质量不变，若容器中气体平均摩尔质量不变，说明正逆反应速率相等，达到了平衡状态，故A正确；
B．c （O₂）不变，说明正逆反应速率相等，达到了平衡状态，故B正确；
C．v（O₂）=1.25v（NH₃），没有告诉是正逆反应速率，无法判断是否达到平衡状态，故C错误；
D．该反应过程中混合气体始终为无色，无法根据颜色变化判断平衡状态，故D错误；
E．该反应是体积缩小的反应，反应过程中气体的物质的量逐渐减小，压强逐渐减小，若体系压强不变，说明正逆反应速率相等，达到了平衡状态，故E正确；
故选ABE；
（2）在容器中加入正催化剂，正反应速率和逆反应速率都增大，平衡不发生移动；降低降低，正逆反应速率同时减小，
故答案为：增大；减小；
（3）设第2min消耗了xmol氨气，
根据反应方程式4NH₃（g）+5O₂（g）?4NO（g）+6H₂O（g）△c
              4        5        4        6           1
              x                                       $\frac{1}{4}$x
反应后混合气体的浓度为：（0.800+1.000+0.25x）mol/L，根据气体物质的量之比等于压强之比可知，$\frac{（0.800+1.000+0.25x）mol/L}{（0.800+1.000）mol/L}$=$\frac{19}{18}$，
解得：x=0.400，则a=0.800-0.400=0.400；
0～2min平均速率v（NH₃）=$\frac{0.400mol/L}{2min}$=0.2mol/（L•min）；由于反应到2min与4min时氨气的浓度相等，说明在2min时反应已经达到平衡状态，
故答案为：0.400；0.2mol/（L•min）；是；
（4）该反应中氨气反应生成一氧化氮，氨气化合价升高被氧化，所以氨气在原电池的负极；原电池溶液中，电流由负极流向正极，所以阴离子向着负极移动；若氯化钠溶液为电解质，该原电池中，正极氧气得到电子生成氢氧根离子，发生的电极反应为：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，
故答案为：负；负；O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-．

点评 本题考查了化学平衡状态的判断、化学平衡的影响因素、化学平衡的计算、原电池原理等知识，题目难度中等，注意掌握判断化学平衡状态的方法，明确影响化学平衡的因素、原电池工作原理，试题培养了学生的分析、理解能力及灵活应用所学知识的能力．