题目内容

8.活性炭可处理大气污染物NO.T℃时,在容积为2L的密闭容器中加入NO和一定量的炭粉在一定条件下发生如下可逆反应:C(s)+2NO(g)?CO2(g)+N2(g),测得各物质的物质的量如下表:
活性炭(mol)NO(mol)CO2(mol)N2(mol)
起始状态3.00.800
2min时2.80.40.20.2
(1)一定温度下,在体积恒定的密闭容器中发生上述反应,下列能判断该反应达到化学平衡状态的是a、d(填字母序号).
a.单位时间内生成2mol NO,同时生成1mol N2
b.NO物质的量与CO2物质的量之比为2:1
c.容器中混合气体的压强不变             
d.混合气体的密度不变
(2)0~2min内,用NO表示该反应的平均速率υ(NO)=0.1mol?L-1?min-1.
(3)已知升高温度,该可逆反应的化学平衡常数K增大,则该反应是吸热反应(填“吸热”或“放热”).T℃时,该反应的化学平衡常数K=9/16,则2min时正反应速率大于(填“大于”、“等于”或“小于”)逆反应速率.当该反应达到平衡时,NO的平衡转化率为60.0%.
(4)若其他条件不变,改变下列条件后,所得结论正确的是a、b(填字母序号).
a.恒压时,向容器中充入氦气,反应速率减小
b.升高温度,化学平衡正向移动
c.增大NO的浓度,NO的转化率增大
d.缩小容器的体积,平衡常数增大.

分析 (1)反应到达平衡状态时,正逆反应速率相等(同种物质)或正逆反应速率之比等于系数之比(不同物质),平衡时各种物质的物质的量、浓度等不再发生变化,可由此进行判断;
(2)根据v=$\frac{△c}{△t}$来计算求解;
(3)已知升高温度,该可逆反应的化学平衡常数K增大,说明平衡正向移动,所以正反应是吸热反应;比较浓度商和平衡常数的大小关系;NO的平衡转化率为$\frac{变化量}{起始量}×100%$;
(4)a.恒压时,向容器中充入氦气,体积增大,浓度变小,所以反应速率减小;
b.正反应是吸热反应,升高温度,化学平衡正向移动;
c.增大NO的浓度,相当于增大压强,平衡不移动,所以NO的转化率不变;
d.平衡常数是温度的函数.

解答 解:(1)a.单位时间内生成2mol NO等效于消耗1mol N2,同时生成1mol N2,正逆反应速率相等,达平衡状态,故正确;
b.NO物质的量与CO2物质的量之比为2:1,而不是不变,故错误;
c.两边计量数相行,所以容器中混合气体的压强始终不变,故错误;
d.混合气体的密度不变,说明气体的质量不变,正逆反应速率相等,故正确;故选:a、d;
(2)v=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{0.8-0.4}{2}}{2}$=0.1mol?L-1?min-1,故答案为:0.1;
(3)已知升高温度,该可逆反应的化学平衡常数K增大,说明平衡正向移动,所以正反应是吸热反应;Qc=$\frac{\frac{0.2}{2}×\frac{0.2}{2}}{(\frac{0.4}{2})^{2}}$=0.25<K=9/16,所以平衡正向移动,即正反应速率大于逆反应速率,
         C(s)+2NO(g)?CO2(g)+N2(g),
起始量:3      0.8      0       0
变化量:x      2x       x       x
平衡量:0.8-2x     x       x
所以K=$\frac{(\frac{x}{2})^{2}}{(\frac{0.8-x}{2})^{2}}=\frac{9}{16}$,解之得x=0.12mol,
NO的平衡转化率为$\frac{变化量}{起始量}×100%$=$\frac{0.24}{0.8}$×100%=60.0%,故答案为:吸热;大于;60.0%;
(4)a.恒压时,向容器中充入氦气,体积增大,浓度变小,所以反应速率减小,故正确;
b.正反应是吸热反应,升高温度,化学平衡正向移动,故正确;
c.增大NO的浓度,相当于增大压强,平衡不移动,所以NO的转化率不变,故错误;
d.平衡常数是温度的函数,所以缩小容器的体积,平衡常数不变,故错误;故选:a、b.

点评 本题考查了化学平衡的判断、化学平衡常数的含义等知识点,难度不大,化学平衡状态的判断是高考的热点,注意化学平衡常数只与温度有关,与其他物理量无关.

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