[题目]NO2和N2O4的相互转化2NO2(g)N2O4(g)是高中乃至大学讨论化学平衡问题的常用体系.请回答:Ⅰ. 将N2O4 (g)转化为N2O4(l).可用来制备硝酸.(1)已知2NO2(g)N2O4(g) △H1 2NO2(g)N2O4(l) △H2下列能量变化示意图正确的是 .A. B. C. (2)NO2和N2O4物质的量之比为1:1与O2和H2O恰好完全反应� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

【题目】NO2和N2O4的相互转化2NO2(g)N2O4(g)是高中乃至大学讨论化学平衡问题的常用体系。请回答：

Ⅰ. 将N2O4 (g)转化为N2O4(l)，可用来制备硝酸。

（1）已知2NO2(g)N2O4(g) △H1 2NO2(g)N2O4(l) △H2

下列能量变化示意图正确的是____________。

（2）NO2和N2O4物质的量之比为1:1与O2和H2O恰好完全反应的化学方程式为_____。

Ⅱ. 对于2NO2(g)N2O4(g)反应体系，标准平衡常数Kθ=，其中Pθ为标准压强(1×105 Pa)，P(N2O4)和P(NO2)为各组分平衡分压(平衡分压=总压×物质的量分数）。

（1）若起始NO2的物质的量设为1mol，反应在恒定温度和标准压强下进行，N2O4的平衡产率为0.75，则Kθ=____________。

（2）利用现代手持技术传感器可以探究压强对2NO2 (g) N2O4 (g)化学平衡移动的影响。在恒定温度和标准压强条件下，往针筒中充入一定体积的NO2气体后密封并保持活塞位置不变。分别在t1、t2时刻迅速移动活塞后并保持活塞位置不变，测定针筒内气体压强变化如图所示。

①B点时NO2的转化率为____________。

②E、H两点对应气体的平均相对分子质量ME __________MH（填“<、>或=”）。

Ⅲ. 已知反应：2NO(g)+O2(g)2NO2(g)是通过下面两步完成的：

反应①：2NO(g)N2O2(g) △H1<0（快） v1正=k1正c2(NO) v1逆=k1逆c(N2O2)

反应②：N2O2(g)+O2(g)2NO2(g) △H2<0（慢） v2正=k2正c(N2O2)c(O2) v2逆=k2逆c2(NO2)

某科研小组测量出反应②的部分实验数据如下表所示：

c(N2O2)/ mol/L	c(O2)/ mol/L	ν2正/ mol·L-1·s-1
0.010	0.010	1.75×10-6
0.030	0.020	1.05×10-5
x	0.060	1.05×10-5

（1）根据上表中的有关数据计算：x=________。

（2）若①、②两反应的正、逆反应速率常数分别用k1正、k2逆、k2正、k2逆表示，则2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的平衡常数K=____（用速率常数表示）；反应达到平衡后升高温度，在新平衡建立前，体系内c(N2O2)的大小变化趋势是逐渐_____。

【答案】B 4NO2+4N2O4+3O2+6H2O==12HNO3 3.75 6% < 0.010 （k1正·k2正）/（k1逆·k2逆）减小

【解析】

Ⅰ.(1)将NO2(g)转化为N2O4(g)的反应为放热反应，同种物质气态时能量比液态时能量高；

(2)NO2和N2O4物质的量之比为1:1与O2和H2O恰好完全反应生成硝酸，只要结合电子守恒和原子守恒即可写出反应的化学方程式；

Ⅱ. (1) 2NO2(g)N2O4(g)

起始物质的量(mol) 1 0

变化物质的量(mol) 0.75 0.375

平衡物质的量(mol) 0.25 0.375

平衡时NO2的体积分数为=0.4，N2O4的体积分数为=0.6，再结合Kθ=即可；

(2)①根据阿伏加德罗定律，其他条件不变时，压强之比等于物质的量之比，结合三段式法进行计算；

②结合平衡的移动，分析气体的总物质的量变化，判断平均相对分子质量的变化；

Ⅲ. (1)根据v2正=k2正c(N2O2)c(O2)计算即可；

(2)反应达到平衡状态，则v1正=v1逆，v2正=v2逆，2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的平衡常数K=，据此推算；温度升高，平衡向吸热反应方向移动。

Ⅰ.(1)将NO2(g)转化为N2O4(g)的反应为放热反应，将N2O4(g)转化为N2O4(l)也为放热反应，所以在图象中该反应的反应物的总能量比生成物的总能量高，同种物质气态变液态会放出热量，即液态时能量比气态时能量低，则N2O4(l)具有的能量比N2O4(g)具有的能量低，图象B符合，故答案为B；

(2)NO2和N2O4物质的量之比为1:1与O2和H2O恰好完全反应生成硝酸，根据守恒法得发生反应的化学方程式为4NO2+4N2O4+3O2+6H2O==12HNO3；

Ⅱ.(1) 2NO2(g)N2O4(g)

起始物质的量(mol) 1 0

变化物质的量(mol) 0.75 0.375

平衡物质的量(mol) 0.25 0.375

平衡时NO2的体积分数为=0.4，N2O4的体积分数为=0.6，则标准平衡常数Kθ===3.75；

(2)①根据阿伏加德罗定律，温度，体积不变时，压强之比等于物质的量之比。设起始时NO2的物质的量为n，反应的物质的量为2x，列出三段式：

2NO2 N2O4

起始/mol n 0

反应/mol 2x x

平衡/mol n-2x x

物质的量之比等于压强之比，则=，x=，NO2的转化率为×100%=×100%=6%；

②E→H压强增大，平衡正向移动，气体的总物质的量减小，根据M=可知气体的平均摩尔质量不断增大，即平均相对分子质量ME＜MH；

Ⅲ. (1)已知v2正=k2正c(N2O2)c(O2)，根据表中数据可知：v2正=k2正c(N2O2)c(O2)=k2正×0.030×0.020=k2正×x×0.060，解得：x=0.010；

(2)反应达到平衡状态，则v1正=v1逆，v2正=v2逆，即k1正c2(NO)=k1逆c(N2O2)，k2正c(N2O2)c(O2)=k2逆c2(NO2)，所以=，2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的平衡常数K==；反应①、②均为放热反应，升高温度平衡均逆向移动，则反应达到平衡后升高温度，在新平衡建立前，体系内c(N2O2)的大小变化趋势是逐渐减小。