Question

16．二氧化氮在加热条件下能够分解成一氧化氮和氧气．该反应进行到45秒时，达到平衡（NO₂浓度约为0.0125mol/L）．图中的曲线表示二氧化氮分解反应在前25秒内的反应进程．
（1）前20秒内氧气的平均生成速率5.5×10^-4mol/（L•S）
（2）在某温度下达到平衡时的平衡常数表达式是$\frac{{c}^{2}（NO）c（{O}_{2}）}{{c}^{2}（N{O}_{2}）}$．
（3）在某温度下达到平衡后，不改变其它条件，向该容器中再加入少量的NO₂，平衡移动的方向是正反应方向，NO₂的平衡转化率＜68.75%（填“＞”、“＜”或“=”），NO的体积百分含量减小（填“增大”、“减小”或“不   变”）．
（4）若在反应开始时加入催化剂（其他条件都不变），反应经过20秒达到平衡，请在图上用虚线画出加催化剂后反应0～70s的曲线．

Answer 1

分析 （1）由图可知，20秒内NO₂的浓度变化为0.04mol/L-0.018mol/L=0.022mol/L，根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v（NO₂），再利用速率之比等于化学计量数之比计算v（O₂）；
（2）化学平衡常数，是指在一定温度下，可逆反应达到平衡时各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值，据此书写；
（3）二氧化氮在加热条件下能够分解成一氧化氮和氧气．该反应进行到45秒时，达到平衡（NO₂浓度约为0.0125mol/L），图象分析可知，二氧化氮起始浓度0.04mol/L，结合三行计算列式得到，
                               2NO₂?2NO+O₂，
起始量（mol/L）  0.04        0            0
变化量（mol/L） 0.0275    0.0275    0.01375
平衡量（mol/L） 0.0125   0.0275     0.01375
在某温度下达到平衡后，不改变其它条件，向该容器中再加入少量的NO₂，增大压强平衡正向进行，但加入量多于平衡移动减小的量，二氧化氮转化率减小，NO含量减小；
（4）若在反应开始时加入催化剂（其他条件都不变），反应速率加快，相同时间内NO₂浓度变化量增大，到达平衡时间缩短，但不影响平衡移动，达到平衡是NO₂浓度约为0.0125mol/L，据此用虚线画出加催化剂后的反应进程曲线．

解答 解：（1）由图可知，20秒内NO₂的浓度变化为0.04mol/L-0.018mol/L=0.022mol/L，故v（NO₂）$\frac{0.022mol/L}{20s}$=0.0011mol/（L•s），对于2NO₂?2NO+O₂，速率之比等于化学计量数之比，所以v（O₂）=$\frac{1}{2}$v（NO₂）=$\frac{1}{2}$×0.0011mol/（L•s）=5.5×10^-4mol/（L•s），
故答案为：5.5×10^-4；
（2）化学平衡常数，是指在一定温度下，可逆反应达到平衡时各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值，对于可逆反应2NO₂?2NO+O₂的平衡常数k=$\frac{{c}^{2}（NO）c（{O}_{2}）}{{c}^{2}（N{O}_{2}）}$，
故答案为：$\frac{{c}^{2}（NO）c（{O}_{2}）}{{c}^{2}（N{O}_{2}）}$；
（3）二氧化氮在加热条件下能够分解成一氧化氮和氧气．该反应进行到45秒时，达到平衡（NO₂浓度约为0.0125mol/L），图象分析可知，二氧化氮起始浓度0.04mol/L，结合三行计算列式得到，
                             2NO₂?2NO+O₂，
起始量（mol/L） 0.04          0       0
变化量（mol/L） 0.0275  0.0275  0.01375
平衡量（mol/L） 0.0125  0.0275  0.01375
在某温度下达到平衡后，不改变其它条件，向该容器中再加入少量的NO₂，增大压强平衡正向进行，但加入量多于平衡移动减小的量，二氧化氮转化率减小，小于$\frac{0.0275mol/L}{0.04mol/L}$×100%=68.75%，NO含量减小；
故答案为：正反应方向，＜，减小；
（4）若在反应开始时加入催化剂（其他条件都不变），反应速率加快，相同时间内NO₂浓度变化量增大，到达平衡时间缩短，但不影响平衡移动，达到平衡是NO₂浓度约为0.0125mol/L，据此用虚线画出加催化剂后的反应进程曲线为，
故答案为：；

点评 本题考查化学平衡速率的有关计算、平衡常数、影响反应速率与平衡移动的因素等，题目难度中等，注意基础知识的理解掌握．