Question

汽车尾气里含有的NO气体是由于内燃机燃烧的高温引起氮气和氧气反应所致：N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）△H，已知该反应在 T℃时，平衡常数K=9.0．
请回答：
（1）已知：N₂（g）+2O₂（g）?2NO₂（g）△H₁；2NO₂（g）?O₂+2NO（g）△H₂；△H=

 

（用含△H₁、△H₂的表达式表示）；
（2）某温度下，向2L的密闭容器中充入N₂和O₂各1mol，5分钟后O₂的物质的量为0.5mol，则NO的反应速率

 

；
（3）假定该反应是在恒容条件下进行，下列能判断该反应已达到平衡的是

 

；
A．消耗1mol N₂同时生成1mol O₂
B．混合气体密度不变
C．混合气体平均相对分子质量不变
D．2v_正（N₂）=v_逆（NO）
（4）下图是反应N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）的“K-T”、“c（NO）-t”图，由图A可以推知该反应为

 

反应（填“吸热”或“放热”）．由图B可知，与a对应的条件相比，b改变的条件可以是

 

；
（5）T℃时，某时刻测得容器内N₂、O₂、NO的浓度分别为0.20mol?L^-1、0.20mol?L^-1和0.50mol?L^-1，此时反应N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）

 

（填“处于化学平衡状态”、“向正反应方向进行”或“向逆反应方向进行”），平衡时，N₂在混合气体的体积百分数为多少？（在答题卡上写出具体计算过程，结果保留2位有效数字）

Answer 1

考点：热化学方程式,反应速率的定量表示方法,化学平衡的影响因素,化学平衡状态的判断

专题：化学平衡专题

分析：（1）根据题干热化学方程式和盖斯定律进行计算得到反应热；
（2）根据变化的物质的量之比等于化学计量数之比求出△n（NO），再利用v=

△n V

△t

计算；
（3）可逆反应达到平衡状态时，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，由此衍生的一些物理量不变，以此分析；
（4）由图A可知温度升高，平衡常数增大，说明平衡正向移动，利用温度升高，平衡向吸热的方向移动判断热效应；由图B可知，与a对应的条件相比，b改变的条件使反应速率加快，但平衡不移动；
（5）根据浓度商Q_c与平衡常数K的大小来判断；依据化学平衡三段式列式和化学平衡常数计算．

解答： 解：（1）①N₂（g）+2O₂（g）?2NO₂（g）△H₁；
②2NO₂（g）?O₂+2NO（g）△H₂；
根据盖斯定律，由①+②得到：N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）△H=△H₁+△H₂；
故答案为：△H₁+△H₂；
（2）5分钟内，△n（O₂）=1mol-0.5mol=0.5mol，由N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）可知△n（NO）=1mol，v（NO）=

1mol 2L

5min

=0.1mol/（L?min）；
故答案为：0.1mol/（L?min）；
（3）A．消耗1molN₂等效于消耗1mol O₂，同时生成1mol O₂，说明正逆反应速率相等（同种物质），反应达到平衡，故A选；
B．混合气体的总质量不变，容器的体积不变，无论反应是否平衡，混合气体密度一直不变，故B不选；
C．混合气体的总质量不变，总的物质的量也不变，无论反应是否平衡，混合气体平均相对分子质量不变，故C不选；
D．2v（N₂）_正=v（NO）_正=v（NO）_逆，说明正逆反应速率相等（同种物质），反应达到平衡，故D选；
故选：AD；　
（4）由图A可知温度升高，平衡常数增大，说明平衡正向移动，利用温度升高，平衡向吸热的方向移动，即正反应为吸热反应；
由图B可知，与a对应的条件相比，b改变的条件使反应速率加快，但平衡不移动，所以b改变的条件可以是加热催化剂，又由于该反应前后系数之和相等，所以b改变的条件可以是增大压强；
故答案为：吸热；加入催化剂或增大压强；
（5）T℃时，某时刻测得容器内N₂、O₂、NO的浓度分别为0.20mol?L^-1、0.20mol?L^-1和0.50mol?L^-1，则浓度熵Q_c=

0.50 2

0.20?0.20

=6.25＜K=9.0，反应正向进行；
               N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）
起始量（mol/L）  0.2    0.2       0.5
变化量（mol/L）   X      X         2X
平衡量（mol/L） 0.2-X   0.2-X    0.5+2X  
平衡常数K=

(0.5+2X)2

(0.2-X)? (0.2-X)

=9.0，解得X=0.020，
N₂在混合气体的体积百分数为

0.20-0.020

0.20-0.020+0.20-0.020+0.50+0.040

×100%=20%；
故答案为：向正反应方向进行；20%．

点评：本题考查了盖斯定律的运用、化学反应速率的计算、化学平衡状态、浓度熵的运用，平衡体积分数的概念等，注意化学平衡三段式的应用，难度中等．