Question

【题目】(1)用焦炭还原NO的反应为：2NO(g)+C(s)N2(g)+CO2(g)，向容积均为1L的甲、乙、丙三个恒容恒温（反应温度分别为400℃、400℃、T℃）容器中分别加入足量的焦炭和一定量的NO，测得各容器中n(NO)随反应时间t的变化情况如表所示：

t/min	0	10	20	30	40
n(NO)（甲容器）/mol	2.00	1.50	1.10	0.80	0.80
n(NO)（乙容器）/mol	1.00	0.80	0.65	0.53	0.45
n(NO)（丙容器）/mol	2.00	1.45	1.00	1.00	1.00

①该反应为____（填“放热”或“吸热”）反应。

②乙容器在50min时达到平衡状态，则NO的浓度是______，0～50min内用NO的浓度变化表示的平均反应速率v(NO)=_______。

(2)用焦炭还原NO2的反应为：2NO2(g)+2C(s)N2(g)+2CO2(g)，在恒温条件下，1molNO2和足量C发生该反应，测得平衡时NO2和CO2的物质的量浓度与平衡总压的关系如图所示：

①A、C两点的浓度平衡常数关系：Kc(A)_______Kc(C)（填“＜”、“＞”或“=”）。

②A、B、C三点中NO2的转化率最高的是______（填“A”、“B”或“C”）点。

③计算B点时该反应的压强平衡常数Kp(B)=________（Kp是用平衡分压代替平衡浓度计算，平衡分压=总压×物质的量分数）。

Answer 1

【答案】放热 0.4mol/L 0.012 mol·L-1·min-1 = C 3MPa

【解析】

(1)①温度升高，反应速率加快，达到平衡所需时间缩短。根据比较甲容器和丙容器中的数据，丙容器中先达到平衡，则说明丙容器中温度高；升高温度达到平衡时丙容器中NO的物质的量高于甲容器，说明温度升高平衡向逆方向移动，所以该反应是放热反应；

②根据2NO(g)+C(s)N2(g)+CO2(g)是反应前后气体体积不变的反应，相同温度下，甲与乙为等效平衡，故乙平衡时NO的物质的量为甲平衡时的一半，即n(NO)=0.4mol，所以c(NO)=0.4mol÷1L=0.4mol/L，则050min内用NO的浓度变化表示的平均反应速率v(NO)==0.012 mol·L-1·min-1；

(2)①A、C两点的温度相同，平衡常数只与温度有关，故浓度平衡常数关系：Kc(A)=Kc(C)；

②反应2NO2(g)+2C(s)N2(g)+2CO2(g)的正反应是气体体积增大的反应，根据平衡移动原理，增大压强，化学平衡向气体体积减小的逆反应方向移动，故A、B、C三点中NO2的转化率最高的是C点；

③设生成CO2的物质的量浓度2xmol/L，则必然会同时产生xmol/LN2，反应消耗NO2的浓度为2xmol/L，平衡时NO2的浓度为(1-2x)mol/L，B点时NO2和CO2浓度相等，则1-2x=2x，解得x=0.25，所以平衡时各种气体的物质的量浓度c(NO2)=c(CO2)=0.5mol/L，c(N2)=0.25mol/L。因B点时NO2和CO2浓度相等，则NO2和CO2的分压也相等，即Kp(NO2)=Kp(CO2)，所以B点的压强平衡常数Kp(B)==3MPa。