Question

11．在2L恒容密闭容器中，发生反应  2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）．
（1）某温度时，按物质的量比2：1充入NO和O₂开始反应，n（NO）随时间变化如表：

时间（s）	0	1	2	3	4	5
n（NO）（mol）	0.020	0.010	0.007	0.006	0.006	0.006

0～4s内以O₂浓度变化表示的反应速率大于1～5s内以NO浓度变化表示的反应速率（选填“小于”、“大于”、“等于”）．
（2）该反应的平衡常数表达式为K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）×c（{O}_{2}）}$．能说明该反应已达到平衡状态的是ABC．
A．气体颜色保持不变                     B．气体平均相对分子质量保持不变
C．υ逆（NO）=2υ正（O₂）D．气体密度保持不变
（3）已知：K300℃＞K400℃．下列措施能使该反应的反应速率增大且平衡向正反应方向移动的是C．
A．升高温度     B．充入Ar使压强增大     C．充入O₂使压强增大   D．选择高效催化剂
（4）将amolNO和bmolO₂发生反应，要使反应物和生成物物质的量之比为1：2，则a/b的取值范围是1＜$\frac{a}{b}$＜3．

Answer 1

分析 （1）根据v=$\frac{△c}{△t}$计算0～4s内v（NO），再利用速率之比等于化学计量数之比计算0～4s内v（O₂），根据v=$\frac{△c}{△t}$计算1～5s内v（NO），然后进行比较判断；
（2）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；可逆反应到达平衡时，同种物质的正逆速率相等，各组分的浓度、含量保持不变，由此衍生的其它一些量不变，判断平衡的物理量应随反应进行发生变化，该物理量由变化到不变化说明到达平衡；
（3）已知：K_300℃＞K_350℃，说明升高温度平衡常数减小，平衡逆向移动，增大反应物浓度、使用催化剂均可以加快反应速率，增大反应物浓度，平衡正向移动，但使用催化剂不影响平衡移动，分离出生成物，使平衡正向移动，但反应速率会减慢；
（4）假设转化的氧气为xmol，则：
           2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）
起始量（mol）：a       b       0
转化量（mol）：2x      x       2x
平衡量（mol）：a-2x    b-x     2x
则（a-2x+b-x）：2x=1：2，即a+b=4x，结合x＜b及2x＜a进行解答．

解答 解：（1）0～4s内v（NO）=$\frac{（0.020-0.006）mol}{\frac{2L}{4s}}$=0.00175mol/（L．s），速率之比等于化学计量数之比，则0～4s内v（O₂）=$\frac{1}{2}$v（NO）=0.000875mol/（L．s），1～5s内v（NO）=$\frac{\frac{（0.010-0.006）mol}{2L}}{4s}$=0.0005mol/（L．s），故0～4s内以O₂浓度变化表示的正反应速率大于1～5s内以NO浓度变化表示的正反应速率，
故答案为：大于；
（2）2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）的平衡常数表达式K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）×c（{O}_{2}）}$；A．气体颜色不再变化，说明二氧化氮的浓度不变，反应到达平衡，故A正确； B．混合气体的质量始终不变，气体的总物质的量不确定，当气体平均相对分子质量保持不变，说明随反应进行容器内混合气体物质的量不变，此时为平衡状态，故B正确；C．由于υ_逆（NO）=2υ_逆（O₂），而υ_逆（NO）=2υ_正（O₂），则υ_逆（O₂）=υ_正（O₂），反应到达平衡，故C正确；D．混合气体总质量不变，容器容积不变，容器内密度始终保持不变，故D错误，故选：ABC；
故答案为：$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）×c（{O}_{2}）}$；ABC；
（3）A．适当升高温度，反应速率加快，由K_300℃＞K_350℃，说明升高温度平衡常数减小，平衡逆向移动，故A错误；
B．充入Ar使压强增大，但不改反应物和生成物的浓度，反应速率不变，平衡不移动，故B错误；
C．增大O₂的浓度，反应速率加快，平衡正向移动，故C正确；
D．选择高效催化剂，加快反应速率，但不影响平衡移动，故D错误，
故答案为：C；
（4）假设转化的氧气为xmol，则：
           2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）
起始量（mol）：a       b       0
转化量（mol）：2x      x       2x
平衡量（mol）：a-2x    b-x     2x
则（a-2x+b-x）：2x=1：2，即a+b=4x，由于x＜b，联立可得$\frac{a}{b}$＜3，又由于2x＜a，联立可得$\frac{a}{b}$＞1，则1＜$\frac{a}{b}$＜3，
故答案为：1＜$\frac{a}{b}$＜3．

点评 本题考查化学平衡计算与影响因素、反应速率计算、平衡状态判断等，（4）中注意充分利用可逆反应不能完全反应进行分析解答，难度中等．