题目内容

（10分）NO2和N2O4混合气体的针管实验是高中化学的经典素材。理论估算和实测发现，混合气体体积由V压缩为V/2，温度由298K升至311K。已知这两个温度下N2O4(g) 2NO2(g)的压力平衡常数Kp分别为0.141和0.363。
6-1 通过计算回答，混合气体经上述压缩后，NO2的浓度比压缩前增加了多少倍。
6-2 动力学实验证明，上述混合气体几微秒内即可达成化学平衡。压缩后的混合气体在室温下放置，颜色如何变化？为什么？
（10分）
6-1
⑴设混合气体未被压缩，在298K（V1、T1）达平衡，N2O4(g)的平衡分压为p1，NO2(g)的平衡分压为p2，则
p1 + p2 =" 1atm                          " (a)
KP(298K) = (p2/p?)2/(p1/p?) =" 0.141        " (b)
解联立方程(a)和(b)，得：
p1 =" 0.688" atm，  p2 =" 0.312" atm
⑵设针管压缩未发生平衡移动，已知pT1 = 1atm，T1 = 298K，T2 = 311K，V2/V1 = 1/2，根据理想气体状态方程pT1 V1/ T1 = pT2 V2/ T2，解得：
pT2 =" 2.087" atm，N2O4(g)的分压p1 =" 1.436" atm，NO2的分压p2 =" 0.651" atm
⑶压缩引发压力变化，QP = 0.6512/1.436 =" 0.296" < 0.363 = KP(311K)，平衡正向移动。设达到平衡时N2O4(g)分压减小x atm，则NO2的分压增加2x atm，有：
KP(311K) = [(p2 +2x)/p?]2/[(p1-x)/p?] =" 0.363        " (c)
解得：x =" 0.0317" atm。
N2O4(g)的平衡分压p1(311K) =" 1.404" atm，NO2(g)的平衡分压为p2(311K) ="0.714" atm
⑷浓度比等于分压比：p2(311K)/ p2(298K) =" 0.714/0.312" = 2.29，增加了1.29倍。
6-2 压缩后的混合气体在室温下放置，温度逐渐下降，平衡象放热方向移动，NO2聚合成N2O4，颜色逐渐变浅，直到体系温度降至室温，颜色不再变化。
略
练习册系列答案
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在一固定容积的密闭容器中，充入2molA和1molB发生反应：2A（g）+B（g）x C（g），达到平衡后，达到平衡时，C的物质的量浓度为0.9mol/L。若维持容器体积和温度不变，按0.6 molA， 0.3molB和1.4 molC为起始物质，达到平衡后，C的物质的量浓度也为0.9mol/L，则x的值为（     ）
A．只能为2B．只能为3C．只能为4D．可能为2或3
(8分)(2011·扬州调研)在2 L密闭容器中反应2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)在三种不同条件下进行，其中实验Ⅰ、Ⅱ都在800℃，实验Ⅲ在850℃，NO、O2的起始浓度都为0，NO2的浓度(mol·L－1)随时间(min)的变化如图所示。请回答下列问题：

(1)对比实验Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ，得出的下列结论中正确的是(　　)
A．实验Ⅱ和实验Ⅰ相比，可能隐含的反应条件是：反应容器的体积缩小了
B．实验Ⅱ和实验Ⅰ相比，可能隐含的反应条件是：使用效率更高的催化剂
C．实验Ⅰ条件下该反应的平衡常数大于实验Ⅲ条件下该反应的平衡常数
D．对比实验Ⅰ和Ⅲ可知，该反应是吸热反应
(2)若实验Ⅰ中NO2的起始浓度改为1.2 mol·L－1，其他条件不变，则达到平衡时所需用的时间________40 min(填“大于”、“等于”或“小于”)，NO2的转化率将________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)若实验Ⅰ中达平衡后，再向密闭容器中通入2 mol由物质的量之比为1 ∶1组成的NO2与NO混合气体(保持温度不变)，则平衡将________移动，新平衡状态时NO2的物质的量浓度为________mol·L－1。
(4)若将实验Ⅲ所得的平衡混合气体通入足量的水中，欲使气体被完全吸收则至少应同时通入标准状况下的空气________L。(设空气中N2与O2体积比4 ∶1)
(2011·惠州市调研)某温度下，在一容积不变的密闭容器中，A(g)＋2B(g)3C(g)达到平衡时，A、B和C的物质的量分别为3 mol、2 mol和4 mol，若温度不变，向容器内的平衡混合物中再加入A、C各1 mol，此时该平衡移动的方向为(　　)
A．向左移动　　　　　　　　         B．向右移动
C．不移动                          D．无法判断
在一定温度下，向a L密闭容器中加入1 mol X和2mol Y，发生如下反应：
X(s) + 2Y(g) 2Z(g)   此反应达到平衡的标志是
A．容器内压强不随时间变化
B．容器内各物质的浓度不随时间变化
C．容器内X、Y、Z的浓度之比为l : 2 : 2
D．单位时间消耗0.1 mol X同时生成0.2 mol Z
常温下，纯水中存在电离平衡：H2OH++OH－。欲使水的电离平衡向正方向移动，并使c(OH－)增大，应加入的物质是
A．H2SO4B．AlCl3C．NaHCO3D．NaOH
反应m A＋n Bp C在某温度下达到平衡。
①若A、B、C都是气体，减压后正反应速率小于逆反应速率，则m、n、p的关系是
______               _________。
②若C为气体，且m + n = p，在加压时化学平衡发生移动，则平衡必定向______方向移动。
③如果在体系中增加或减少B的量，平衡均不发生移动，则B肯定不能为_____态。
（14分）二氧化硫和氮的氧化物是重要的化工原料，同时也是造成大气污染的主要物质。对其性质的研究是化学的重要任务。
（1）硫酸生产中，SO2催化氧化生成SO3：
2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)
某温度下，SO2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如右图所示。根据图示回答下列问题：

①将2.0mol SO2和1.0mol O2置于10L密闭容器中，反应达平衡后，体系总压强为0.10MPa。该反应的平衡常数等于_____。
②平衡状态由A变到B时．平衡常数K(A)_______K(B)（填“＞”、“＜”或“＝”）。
（2）N2O5在四氯化碳溶液中的分解反应为：2N2O5＝4NO2＋O2。实验测得在67℃时反应体系中N2O5的物质的量浓度随时间的变化如下表所示。
t/min
0
1
2
3
4
5
c(N2O5)/mol·L—1
1.00
0.71
0.50
0.35
0.25
0.17
①实验进行的前1分钟和最后1分钟，用N2O5的物质的量浓度变化表示的平均反应速率分别是   、   。
②实验进行的最后1分钟，用NO2的物质的量浓度变化表示的平均反应速率是   ；5分钟时NO2的物质的量浓度是       。
（3）用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。例如：
CH4(g)＋4NO2(g)＝4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)   △H＝－574 kJ·mol－1
CH4(g)＋4NO(g)＝2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)    △H＝－1160 kJ·mol－1
若用标准状况下4.48L CH4还原NO2至N2，整个过程中放出的热量为____kJ。
（每空2分，共18分）在实验室中做如下实验：一定条件下，在容积为2.0L的恒容密闭容器中，发生如下反应： 2A(g)＋B(g)2C(g)；?△H＝QkJ/mol
（1）若A、B起始物质的量均为零，通入C的物质的量（mol）随反应时间（min）的变化情况如下表：
实验
序号
 
0
10
20
30
40
50
60
1
8 0 0 ℃
1.0
0.80
0.67
0.57
0.50
0.50
0.50
2
8 0 0 ℃
n2
0.60
0.50
0.50
0.50
0.50
0.50
3
8 0 0 ℃
n3
0.92
0.75
0.63
0.60
0.60
0.60
4
7 3 0 ℃
1.0
0.90
0.80
0.75
0.70
0.65
0.65
根据上表数据，完成下列填空：
①在实验1中反应在10至20min内反应的平均速率Vc=    mol/(L·min)；实验2中采取的措施是          ；实验3中n3     1.0 mol(填“＞、＝、＜”)。
②比较实验4和实验1，可推测该反应中Q_  0（填“＞、＝、＜”)，理由是_ 
                                    
（2）在另一反应过程中A(g)、B(g)、C(g)物质的量变化如右图所示，根据图中所示判断下列说法正确的__ __。

a．10～15 min可能是升高了温度  
b．10～15 min可能是加入了催化剂
c．20 min时可能是缩小了容器体积    
d．20 min时可能是增加了B的量
（3）一定条件下，向上述容器中通入5molA(g)和3molB(g)，此时容器的压强为P(始)。
反应进行并达到平衡后，测得容器内气体压强为P(始)的 。若相同条件下，向上述
容器中分别通入a molA(g)、b molB(g)、c molC(g)，欲使达到新平衡时容器内气体压
强仍为P(始)的 。
①a、b、c必须满足的关系是             ，                。
（一个用a、c表示，另一个用b、c表示）
②欲使起始时反应表现为向正反应方向进行，则a的取值范围是            。

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