Question

【題目】霧霾嚴(yán)重影響人們的生活， 霧霾的形成與汽車排放的 NOx等有毒氣體有關(guān)。

(1)可以通過活性炭處理汽車尾氣，原理為：C(s)＋2NO(g)N2(g)＋CO2 (g) H<0。

①下列情況能說明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是（ ）

A．2ν正(NO) =ν逆(CO2)

B．在恒溫、恒容的容器中，混合氣體的壓強(qiáng)保持不變

C．在絕熱、恒容的容器中，反應(yīng)的平衡常數(shù)不再變化

D．在恒溫、恒壓的容器中， 混合氣體的密度保持不變

②在恒溫、恒容條件下， 加入2 mol C(s)和2 mol NO(g)達(dá)平衡后，再在絕熱、恒容條件下，加入1 mol NO重新達(dá)平衡后， N2的百分含量將____________(填“增大”、“減小”、“不變”）。

(2)臭氧是理想的煙氣脫硝試劑，原理為：2NO2(g)＋O3(g)N2O5(g)＋O2(g)。若在容積為10L的密閉容器中進(jìn)行該反應(yīng)，起始時充入0.4 molNO2、0.2 molO3，反應(yīng)在不同條件下進(jìn)行，反應(yīng)體系總壓強(qiáng)隨時間的變化如圖所示。

①實(shí)驗(yàn)a從開始至平衡時的反應(yīng)速率v(O3)＝_________；實(shí)驗(yàn)c中NO2的平衡轉(zhuǎn)化率為___________。

②與實(shí)驗(yàn)a相比，其他兩組改變的實(shí)驗(yàn)條件分別是：b_________，c__________。

③M點(diǎn)的逆反應(yīng)速率 v(逆)____________N點(diǎn)的正反應(yīng)速率v(正)(填“>”、“<”或“＝”)。

④若在N點(diǎn)時，維持溫度和壓強(qiáng)不變，t1時再加入0.4 molNO2、0.2 mol O3，請在圖中畫出逆反應(yīng)速率在t1后隨時間t的變化曲線圖。

Answer 1

【答案】

（1）①CD ②減小；

（2）①2.5×10－4 mol ·L－1·min－1， 30%；

②b：使用催化劑 c：升高溫度 ；③<；

④。

【解析】

試題分析：（1）已知通過活性炭處理汽車尾氣，原理為：C(s)＋2NO(g) N2(g)＋CO2(g) H<0。

①A．根據(jù)對同一化學(xué)反應(yīng)來說，用不同物質(zhì)表示化學(xué)反應(yīng)速率時，速率比等于化學(xué)計量數(shù)之比可知，當(dāng)ν正(NO) =2ν逆(CO2)時，正逆反應(yīng)速率相等，故A錯誤；B．反應(yīng)C(s)＋2NO(g)N2(g)＋CO2(g)前后氣體分子數(shù)相等，混合氣體的壓強(qiáng)始終保持不變，與是否達(dá)到平衡無關(guān)，故B錯誤；C．在絕熱、恒容的容器中，反應(yīng)的平衡常數(shù)不再變化，說明溫度恒定，能說明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故C正確；D．該反應(yīng)氣體體積不變，但氣體的質(zhì)量增加，所以密度增大。當(dāng)混合氣體的密度保持不變時說明已經(jīng)達(dá)到了化學(xué)平衡狀態(tài)，故D正確。

②C(s)＋2NO(g)N2(g)＋CO2(g) H<0，為放熱反應(yīng)，在絕熱、恒容條件下，加入1molNO重新達(dá)平衡后， 體系溫度升高，平衡向逆反應(yīng)方向移動，N2的百分含量將減小。

（2）①設(shè)實(shí)驗(yàn)a達(dá)到平衡后氣體物質(zhì)的量為xmol，則180/150=(0.4+0.2)/x，解得x=0.5，氣體減少0.1mol。依據(jù)方程式2NO2(g)＋O3(g)N2O5(g)＋O2(g)可知參加反應(yīng)的NO20.2mol，O30.1mol。所以，從開始至平衡時△c=0.1mol/10L=0.01mol/L，反應(yīng)速率v(O3)＝0.01mol/L÷40min=2.5×10-4mol/(Lmin)；

設(shè)實(shí)驗(yàn)c達(dá)到平衡時氣體物質(zhì)的量為ymol，則190/171=(0.4+0.2)/y，解得y=0.54，氣體減少0.06mol。依據(jù)方程式2NO2(g)＋O3(g)N2O5(g)＋O2(g)可知參加反應(yīng)的NO20.12mol，中NO2的平衡轉(zhuǎn)化率為：0.12mol/0.4mol×100%=30%。

②由圖像可知，b改變條件好反應(yīng)速率加快、平衡不移動，故與實(shí)驗(yàn)a相比，b兩組改變的實(shí)驗(yàn)條件是使用了催化劑；依據(jù)①的分析可知，c達(dá)到平衡后正向進(jìn)行的程度減小、反應(yīng)速率加快，所以改變的條件應(yīng)該是升高溫度。

③M點(diǎn)在a線上、N點(diǎn)在c線上，由②知c溫度高，二者達(dá)到平衡狀態(tài)時c線比a線速率大，且N點(diǎn)正逆反應(yīng)速率相等、M點(diǎn)正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，故M點(diǎn)的逆反應(yīng)速率 v(逆) <N點(diǎn)的正反應(yīng)速率v(正)。

④若在N點(diǎn)時，維持溫度和壓強(qiáng)不變，t1時再加入0.4 molNO2、0.2 mol O3，充入瞬間逆反應(yīng)速率突然減小，隨著反應(yīng)進(jìn)行，平衡向正反應(yīng)方向移動，逆反應(yīng)速率逐漸增大，當(dāng)達(dá)到新平衡狀態(tài)時與原平衡是等效平衡，正逆反應(yīng)速率與原平衡相等。所以，逆反應(yīng)速率在t1后隨時間t的變化曲線如下圖所示：。