题目内容
NO2是汽车尾气中的主要污染物之一．（1）汽车尾气是由发动机工作时N2和O2反应引起的，其能量变化示意图如下：
①写出该反应的热化学方程式：
②随温度升高，该反应化学平衡常数的变化趋势是：
（2）通过NO传感器可监测NO2的含量，其工作原理示意图如下：
①Pt电极上发生的是
②写出NiO电极的电极反应式：
（3）某研究小组在100℃时，将0.40mol的二氧化氮气体充入2L真空的密闭容器中，每隔一段时间对该容器内的物质进行分析，得到数据如表所示
| 时间（s） | 0 | 20 | 40 | 60 | 80 |
| n（NO2）/mol | 0.40 | n1 | 0.26 | n3 | n4 |
| n（N2O4）/mol | 0.00 | 0.05 | n2 | 0.08 | 0.08 |
②n3
③若在相同情况下，最初向该容器中充入的是四氧化二氮气体，要达到，上述同样的平衡状，四氧化二氮的起始浓度是
假设在80s时达到平衡，请在图中画出并标明该条件下此反应中N2O4和NO2的浓度随时间变化的曲线．
④达到平衡后，如向该密闭容器中再充入0.32mol氮气，并把容器体积扩大为4L，则平衡
考点：热化学方程式,原电池和电解池的工作原理,反应速率的定量表示方法,化学平衡的影响因素
专题：基本概念与基本理论
分析：（1）①根据能量变化图计算反应热，反应热=吸收的能量-放出的能量，再根据热化学反应方程式的书写规则书写；
②升高温度，平衡向吸热反应方向移动，根据生成物和反应物浓度变化确定平衡常数变化；
（2）①得电子的物质发生还原反应；
②NiO电极上NO失电子和氧离子反应生成二氧化氮．
（3）①根据反应速率表达式v=
计算出从反应开始直至20s时，二氧化氮的平均反应速率；
②根据表中的数据可以判断60s时已经达到了平衡状态，据此进行判断n3和n4的大小；根据平衡常数的表达式及各组分的浓度计算出该反应的平衡常数；
③根据等效平衡，按照计算出将二氧化氮完全转化成四氧化二氮即可；根据二氧化氮和四氧化二氮及达到平衡时的浓度画出反应中N2O4和NO2的浓度随时间变化的曲线；
④根据稀有气体不影响各组分的浓度，容器容积增大，反应体系的仪器减小判断．
②升高温度，平衡向吸热反应方向移动，根据生成物和反应物浓度变化确定平衡常数变化；
（2）①得电子的物质发生还原反应；
②NiO电极上NO失电子和氧离子反应生成二氧化氮．
（3）①根据反应速率表达式v=
| △c |
| △t |
②根据表中的数据可以判断60s时已经达到了平衡状态，据此进行判断n3和n4的大小；根据平衡常数的表达式及各组分的浓度计算出该反应的平衡常数；
③根据等效平衡，按照计算出将二氧化氮完全转化成四氧化二氮即可；根据二氧化氮和四氧化二氮及达到平衡时的浓度画出反应中N2O4和NO2的浓度随时间变化的曲线；
④根据稀有气体不影响各组分的浓度，容器容积增大，反应体系的仪器减小判断．
解答：
解：（1）①该反应中的反应热=（945+498）kJ/mol-2×630kJ/mol=+183kJ/mol，所以其热化学反应方程式为：N2（g）+O2（g）=2NO（g）△H=+183 kJ?moL-1，
故答案为：N2（g）+O2（g）=2NO（g）△H=+183 kJ?moL-1；
②该反应的正反应是吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，生成物浓度增大，反应物浓度减小，所以平衡常数增大，故答案为：增大；
（2）①铂电极上氧气得电子生成氧离子而被还原，故答案为：还原；
②NiO电极上NO失电子和氧离子反应生成二氧化氮，所以电极反应式为：NO+O2--2e-=NO2，故答案为：NO+O2--2e-=NO2；
（3）①从反应开始直至20s时，生成的四氧化二氮的物质的量为0.05mol，根据反应：2NO2?N2O4，消耗的二氧化氮物质的量为：0.1mol，二氧化氮的反应速率为：v（NO2）=
=0.0025mol?L-1?s-1，
故答案为：0.0025；
②根据表中的数据可知，60s时反应达到了平衡状态，60s和80s时二氧化氮的物质的量相等，即n3=n4，
达到平衡状态时，n（N2O4）=0.08mol，n（NO2）=0.4mol-0.08mol×2=0.24mol，二者浓度分别为：c（N2O4）=
=0.04mol/L，c（NO2）=
=0.12mol/L，该该反应在该温度下的平衡常数为：
≈2.8，
故答案为：=；2.8；
③若在相同情况下，最初向该容器中充入的是四氧化二氮气体，要达到上述同样的平衡状态，说明两个反应为等效平衡，根据反应方程式，需要四氧化二氮的物质的量为：0.40mol×
=0.20mol，c（N2O4）=
=0.10mol/L，反应开始时，c（N2O4）=0.10mol/L，c（NO2）=0，之后二氧化氮浓度逐渐增加，四氧化二氮浓度逐渐减小，达到平衡时，根据（2）可知，c（N2O4）=0.04mol/L，c（NO2）=0.12mol/L，据此画出反应中N2O4和NO2的浓度随时间变化的曲线为：
，故答案为：0.10；；
④达到平衡后，如向该密闭容器中再充入0.32mol氦气，稀有气体不影响各组分的浓度，由于把容器体积扩大为4L，反应体系的压强减小，平衡向着体积增大的方向移动，即向左移动，
故答案为：向左移动；氦气不影响各组分的浓度，把容器体积扩大为4L，反应体系的压强减小，平衡向着体积增大的方向移动，即向左移动．
故答案为：N2（g）+O2（g）=2NO（g）△H=+183 kJ?moL-1；
②该反应的正反应是吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，生成物浓度增大，反应物浓度减小，所以平衡常数增大，故答案为：增大；
（2）①铂电极上氧气得电子生成氧离子而被还原，故答案为：还原；
②NiO电极上NO失电子和氧离子反应生成二氧化氮，所以电极反应式为：NO+O2--2e-=NO2，故答案为：NO+O2--2e-=NO2；
（3）①从反应开始直至20s时，生成的四氧化二氮的物质的量为0.05mol，根据反应：2NO2?N2O4，消耗的二氧化氮物质的量为：0.1mol，二氧化氮的反应速率为：v（NO2）=
| ||
| 20s |
故答案为：0.0025；
②根据表中的数据可知，60s时反应达到了平衡状态，60s和80s时二氧化氮的物质的量相等，即n3=n4，
达到平衡状态时，n（N2O4）=0.08mol，n（NO2）=0.4mol-0.08mol×2=0.24mol，二者浓度分别为：c（N2O4）=
| 0.08mol |
| 2L |
| 0.24mol |
| 2L |
| 0.04 |
| 0.122 |
故答案为：=；2.8；
③若在相同情况下，最初向该容器中充入的是四氧化二氮气体，要达到上述同样的平衡状态，说明两个反应为等效平衡，根据反应方程式，需要四氧化二氮的物质的量为：0.40mol×
| 1 |
| 2 |
| 0.20mol |
| 2L |
，故答案为：0.10；；④达到平衡后，如向该密闭容器中再充入0.32mol氦气，稀有气体不影响各组分的浓度，由于把容器体积扩大为4L，反应体系的压强减小，平衡向着体积增大的方向移动，即向左移动，
故答案为：向左移动；氦气不影响各组分的浓度，把容器体积扩大为4L，反应体系的压强减小，平衡向着体积增大的方向移动，即向左移动．
点评：本题考查了化学反应速率与化学计量数的关系、化学平衡的影响因素、化学平衡常数的计算等知识，题目难度中等，涉及的知识点较多，充分考查了学生对所学知识的掌握情况及灵活应用能力．
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| ||
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