(2012?浦東新區(qū)二模)某研究小組向2L密閉容器中加入過量的活性炭和0.2mol NO,恒溫(T1℃)下發(fā)生反應(yīng):C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)+Q(Q>0).30min后達(dá)到平衡,測(cè)得NO濃度為0.04mol/L.回答下列問題:
(1)該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=
[N2]?[CO]
[NO]2
[N2]?[CO]
[NO]2
;T1℃達(dá)到平衡時(shí),N2的平均反應(yīng)速率=
0.001mol/(L?min)
0.001mol/(L?min)

(2)30min后,若改變某一條件提高NO的轉(zhuǎn)化率,則可以改變的條件是
降溫、除去二氧化碳
降溫、除去二氧化碳

(3)30min后,升高溫度至T2℃,達(dá)到平衡后,容器內(nèi)NO、N2、CO2的關(guān)系不可能是
bc
bc

a.5:3:3;b.1:1:1;c.4:3:3;d.2:1:1
(4)若開始時(shí)密閉容器的體積為1L,其它條件不變,達(dá)到平衡后,與原平衡相比,下列說法正確的是
ab
ab

a.NO的轉(zhuǎn)化率不變b.N2的濃度是原來的2倍
c.反應(yīng)放出的熱量為0.1Qd.達(dá)到平衡的時(shí)間是原來的一半.
分析:(1)化學(xué)平衡常數(shù),是指在一定溫度下,可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)各生成物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積除以各反應(yīng)物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積所得的比值,據(jù)此書寫,注意固體、醇液體不需要寫出;
根據(jù)v=
△c
△t
計(jì)算v(NO),再 利用速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比計(jì)算v(N2);
(2)提高NO的轉(zhuǎn)化率,改變條件使平衡向正反應(yīng)移動(dòng),注意不能增大NO的濃度;
(3)計(jì)算T1℃達(dá)到平衡時(shí)容器內(nèi)NO、N2、CO2的關(guān)系,該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng),升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動(dòng),NO的物質(zhì)的量增大,N2、CO2的物質(zhì)的量減小,n(NO):n(N2)增大,但n(N2):n(CO2)始終為1:1,n(NO):n(N2)增大,據(jù)此判斷;
(4)若開始時(shí)密閉容器的體積為1L,其它條件不變,等效為增大壓強(qiáng),該反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變,平衡不移動(dòng),與原平衡為等效平衡,據(jù)此結(jié)合選項(xiàng)判斷.
解答:解:(1)可逆反應(yīng)C(s)+2NO(g)?N2(g)+CO2(g)平衡常數(shù)k=
[N2]?[CO]
[NO]2
.30min后達(dá)到平衡,測(cè)得NO濃度為0.04mol/L,則△c(NO)=
0.2mol
2L
=0.1mol/L-0.04mol/L=0.06mol/L,故v(NO)=
0.06mol/L
30min
=0.002mol/(L?min),速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,故v(N2)=
1
2
v(NO)=
1
2
×0.002mol/(L?min)=0.001 mol/(L?min),
故答案為:
[N2]?[CO]
[NO]2
;0.001 mol/(L?min);
(2)該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng),降低溫度可以使平衡向正反應(yīng)移動(dòng),提高NO的轉(zhuǎn)化率,除去二氧化碳以使平衡向正反應(yīng)移動(dòng),提高NO的轉(zhuǎn)化率,故答案為:降溫、除去二氧化碳;
(3)T1℃達(dá)到平衡時(shí),NO濃度為0.04mol/L,△c(NO)=
0.2mol
2L
=0.1mol/L-0.04mol/L=0.06mol/L,則:
              C(s)+2NO(g)?N2(g)+CO2(g)
開始(mol/L):0.1      0      0
變化(mol/L):0.06     0.03   0.03
平衡(mol/L):0.04     0.03   0.03
故T1℃達(dá)到平衡時(shí)容器內(nèi)n(NO):n(N2):n(CO2)=0.04:0.03:0.03=4:3:3,
該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng),升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動(dòng),NO的物質(zhì)的量增大,N2、CO2的物質(zhì)的量減小,n(NO):n(N2)增大,但n(N2):n(CO2)始終為1:1,n(NO):n(N2)增大,故n(NO):n(N2)>4:3,且n(N2):n(CO2)=1:1,故bc不可能,
故答案為:bc;
(4)若開始時(shí)密閉容器的體積為1L,其它條件不變,等效為增大壓強(qiáng),該反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變,平衡不移動(dòng),與原平衡為等效平衡,
a.平衡不移動(dòng),與原平衡為等效平衡,NO的轉(zhuǎn)化率不變,故a正確;
b.平衡時(shí)N2的物質(zhì)的量不變,體積縮小一倍,故濃度是原來的2倍,故b正確;
c.NO的轉(zhuǎn)化率不變,參加反應(yīng)的NO的物質(zhì)的量與原平衡相同為0.2mol-0.04mol/L×2L=0.12mol,故反應(yīng)放出的熱量為
0.12mol
2mol
×Q=0.06Q,故c錯(cuò)誤;
d.壓強(qiáng)增大一倍,反應(yīng)速率加快,但不一定是原平衡的2倍,故達(dá)到平衡的時(shí)間不一定原來的一半,故d錯(cuò)誤;
故答案為:ab.
點(diǎn)評(píng):本題考查化學(xué)平衡常數(shù)、反應(yīng)速率計(jì)算、化學(xué)平衡計(jì)算與影響因素等,難度中等,(4)中注意理解等效平衡規(guī)律.
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