Question

【題目】氮、碳都是重要的非金屬元素，合理應用和處理碳和氮的化合物，在生產(chǎn)生活中有重要意義。

I.研究含氮污染物的治理是環(huán)保的一項重要工作。

T℃時，發(fā)生如下反應，3NO(g)+O3(g)3NO2(g)，將0.6molNO和0.2molO3氣體充入到2L固定容積的恒溫密閉容器中，NO的濃度隨反應時間的變化如圖1所示。

①T℃時，反應3NO(g)+O3(g)3NO2(g)的平衡常數(shù)K=_____。

②不能說明反應達到平衡狀態(tài)的是______________。

A．氣體顏色不再改變 B．氣體的平均摩爾質(zhì)量不再改變

C．氣體的密度不再改變 D．單位時間內(nèi)生成O3和NO2物質(zhì)的量之比為1∶3

II．NO2的二聚體N2O4是火箭中常用氧化劑。完成下列問題。如圖2所示，A是由導熱材料制成的密閉容器，B是一耐化學腐蝕且易于傳熱的透明氣囊．關閉K2，將各1molNO2通過K1、K3分別充入真空A、B中，反應起始時A、B的體積相同均為aL（忽略導管中的氣體體積）。

①若容器A中到達平衡所需時間ts，達到平衡后容器內(nèi)壓強為起始壓強的0.8倍，則平均化學反應速率v（NO2）=_______。

②若打開K2，平衡后B容器的體積縮至0.4aL，則打開K2之前，氣球B體積為__________L。

③若平衡后在A容器中再充入0.5molN2O4，則重新到達平衡后，平衡混合氣中NO2的體積分數(shù)____（填“變大”“變小”或“不變”）。

Ⅲ.氮有不同價態(tài)的氧化物，如NO、N2O3、NO2等，它們在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化。

（1）某溫度下，在一體積可變的密閉容器中充入1mol N2O3，發(fā)生反應N2O3NO2(g)+NO(g)，達到平衡后，于t1時刻改變某一條件后，速率與時間的變化圖像如圖所示，有關說法正確的是__________

A.t1時刻改變的條件是增大N2O3的濃度，同時減小NO2或NO的濃度

B.t1時刻改變條件后，平衡向正反應方向移動，N2O3的轉(zhuǎn)化率增大

C.在t2時刻達到新的平衡后，NO2的百分含量不變

D.若t1時刻將容器的體積縮小至原容積的一半，則速率~時間圖像與上圖相同

（2）在1000K下，在某恒容容器中發(fā)生下列反應：2NO2(g)2NO(g)+O2(g)，將一定量的NO2放入恒容密閉容器中，測得其平衡轉(zhuǎn)化率α(NO2)隨溫度變化如圖所示。圖中a點對應溫度下.己知NO2的起始壓強P0為120kPa，列式計算該溫度下反應的平衡常數(shù)Kp= __________（用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓×物質(zhì)的量分數(shù)）。

（3）對于反應N2O4(g)2NO2(g)，在一定條件下N2O4與NO2的消耗速率與自身壓強間存在關系：v(N2O4)=k1·p(N2O4)，v(NO2)=k2·p2(NO2)。其中，k1、2是與反應及溫度有關的常數(shù)。相應的速率-壓強關系如圖所示：一定溫度下，k1、k2與平衡常數(shù)Kp間的關系是k1=____________；在上圖標出點中，指出能表示反應達到平衡狀態(tài)的兩個點__________，理由是__________________________。

Answer 1

【答案】 240L/mol C 0.4/(at)mol·L-1·S-1 0.7a 變小 C Kp= 81 kPa 1/2K2KP BD 達到平衡時，N2O4與NO2的消耗速率滿足條件v(NO2) = 2v(N2O4)

【解析】I.①T℃時，將0.6molNO和0.2molO3氣體充入到2L固定容積的恒溫密閉容器中，根據(jù)圖象分析可知平衡狀態(tài)NO濃度為0.1mol/L，10min達到平衡，

3NO(g)+O3(g)3NO2(g)

起始量(mol/L) 0.3 0.1 0

變化量(mol/L) 0.2 0.2

平衡量(mol/L) 0.1 0.2

K==240，故答案為：240；

②反應3NO(g)+O3(g)3NO2(g)反應是氣體體積減小反應。A．氣體顏色不再改變，說明二氧化氮濃度不變，說明反應達到平衡狀態(tài)，故A不符合；B．反應前后氣體質(zhì)量不變，物質(zhì)的量變化，當氣體的平均摩爾質(zhì)量不再改變，說明反應達到平衡狀態(tài)，故B不符合；C．氣體質(zhì)量和體積不變，氣體的密度始終不改變，不能說明反應達到平衡狀態(tài)，故C符合；D．反應速率之比等于化學方程式計量數(shù)之比為正反應速率之比，當單位時間內(nèi)生成O3和NO2物質(zhì)的量之比為1：3，表明正逆反應速率相同，反應達到平衡狀態(tài)，故D不符合；故答案為：C；

Ⅱ．①關閉K2，將各1molNO2通過K1、K3分別充入真空A、B中，反應起始時A、B的體積相同均為aL，若容器A中到達平衡所需時間ts，達到平衡后容器內(nèi)壓強為起始壓強的0.8倍，設生成四氧化二氮為x

2NO2(g)N2O4(g)

起始量 1 0

變化量 2x x

平衡量 1-2x x

1-2x+x=0.8×1，x=0.2mol，則平均化學反應速率v(NO2)= =mol/(Ls)，故答案為： mol/(Ls)；

②打開K2，則相當于是在等溫等壓時的平衡，因此平衡時等效的．由于此時反應物的物質(zhì)的量是B中的二倍，所以打開K2之前，氣球B體積為(aL+0.4aL)÷2=0.7aL，故答案為：0.7a；

③若平衡后在A容器中再充入0.5molN2O4，相當于中等壓強，平衡正向進行，則重新到達平衡后，平衡混合氣中NO2的體積分數(shù)變小，故答案為：變�。�

Ⅲ.(1)A．該反應為體積可變的反應，所以根據(jù)圖象中最后達到平衡的速率和之前速率相同，可知改變的條件應該是恒壓條件下充入反應物，故A錯誤；B．改變的條件應該是恒壓條件下充入反應物，屬于等效平衡，故平衡時反應物轉(zhuǎn)化率不變，故B錯誤；C．改變的條件應該是恒壓條件下充入反應物，等效平衡，故平衡時二氧化氮體積分數(shù)不變，故C正確；D．若t1時刻將容器的體積縮小至原容器的一半，則壓強增大，正逆反應速率都增大，所以速率～時間圖象與上圖不同，故D錯誤；故選C；

(2)圖中a點對應溫度下，NO2的轉(zhuǎn)化率是0.6，設原來NO2的物質(zhì)的量為xmol，轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量為0.6xmol，

2NO2(g)2NO(g) + O2(g)，

開始 x 0 0

轉(zhuǎn)化0.6xmol 0.6xmol 0.3xmol

平衡0.4xmol 0.6xmol 0.3xmol

則混合氣體的物質(zhì)的量=0.4xmol+0.6xmol+0.3xmol=1.3xmol，相同條件下，氣體的壓強之比等于其物質(zhì)的量之比，所以反應后壓強=×1.3xmol=156kPa，NO2的分壓=156kPa×=48kPa，NO的分壓=156kPa×=72kPa，O2的分壓=156kPa×=36kPa，化學平衡常數(shù)Kp===81 kPa，故答案為：81 kPa；

(3)反應N2O4(g)2NO2(g)，則化學平衡常數(shù)Kp=，二者的反應速率之比等于其計量數(shù)之比，則υ(NO2)：υ(N2O4)=k2p2(NO2)：k1p(N2O4)=2：1，又化學平衡常數(shù)Kp=，所以K1=K2Kp，滿足平衡條件υ(NO2)=2υ(N2O4)即為平衡點，B、D點的壓強之比等于其反應速率之比為1：2，所以B、D為平衡點，故答案為： K2Kp；BD；達到平衡時，N2O4與NO2的消耗速率滿足條件v(NO2) = 2v(N2O4)。