Question

14．在2L恒容密闭容器中，800℃时反应2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）体系中，n（NO）随时间的变化如下表：

时间（s）	0	1	2	3	4	5
n（NO）（mol）	0.020	0.010	0.008	0.007	0.007	0.007

（1）写出该反应的平衡常数表达式：$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）×c（{O}_{2}）}$，已知K（300℃）＞K（350℃），则该反应正反应为放热 反应（填“放热”或“吸热”），升高温度，正反应速率增大，（填“增大”“减小”或“不变”）
（2）图中表示NO₂的变化的曲线是b，用氧气表示0-2s内该反应平均反应速率v（O₂）=1.5×10^-3mol•L^-1•s^-1．
（3）求达平衡时NO的转化率为65%．
（4）能说明该反应已经达到平衡状态的是bc．
a．v（NO₂）=2v（O₂）     b．容器内压强保持不变
c．v（NO）_逆=2v（O₂）_正   d．容器内的密度保持不变
（5）能够使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的是b．
a．及时分离出NO₂气体 b．增大O₂的浓度．c．适当升高温度      d．使用高效催化剂．

Answer 1

分析 （1）平衡常数指：一定温度下，可逆反应到达平衡，生成物浓度系数次幂乘积与反应物浓度系数次幂乘积之比；
温度越高，平衡常数越小，说明升高温度平衡逆向移动，正反应为放热反应；
升高温度，正逆速率都增大；
由表中数据可知从3s开始，NO的物质的量为0.007mol，不再变化，属于可逆反应，3s时反应达平衡，5s时消耗的NO为0.02mol-0.007mol=0.013mol，进而计算NO转化率；
（2）NO₂是产物，随反应进行浓度增大，平衡时△c（NO₂）=△c（NO）；
根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v（NO），再利用速率之比等于化学计量数之比计算v（O₂）；
（3）平衡时NO的转化率=$\frac{反应的NO物质的量}{NO起始物质的量}$×100%；
（4）可逆反应达到平衡时，v正=V逆 （同种物质表示）或正逆速率之比等于化学计量数之比（不同物质表示），反应混合物各组分的物质的量、浓度、含量不再变化，以及由此衍生的一些量也不发生变化，判断平衡的物理量随反应进行发生变化，该物理量由变化到不再变化，说明到达平衡；
（5）a．及时分离出NO₂气体，生成物浓度降低，反应速率减小；
b．增大反应物O₂的浓度，反应速率增大，平衡正向移动；
c．适当升高温度，平衡逆向移动；
d．使用高效催化剂不影响平衡移动．

解答 解：（1）2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）的平衡常数表达式K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）×c（{O}_{2}）}$；
温度越高，平衡常数越小，说明升高温度平衡逆向移动，正反应为放热反应；
升高温度，正、逆反应速率都增大，
故答案为：$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）×c（{O}_{2}）}$；放热；增大；
（2）NO₂是产物，随反应进行浓度增大，平衡时△c（NO₂）=△c（NO）=$\frac{0.02mol-0.007mol}{2L}$=0.0065mol/L，所以图中表示NO₂变化的曲线是b；
2s内用NO表示的平均反应速率v（NO）=$\frac{\frac{0.02mol-0.008mol}{2L}}{2s}$=3.0×10^-3mol•L^-1•s^-1，速率之比等于化学计量数之比，所以v（O₂）=$\frac{1}{2}$v（NO）=$\frac{1}{2}$×3.0×10^-3mol•L^-1•s^-1=1.5×10^-3mol•L^-1•s^-1，
故答案为：b；1.5×10^-3mol•L^-1•s^-1；
（3）由表中数据可知从3s开始，NO的物质的量为0.007mol，不再变化，3s时反应达平衡，平衡时消耗的NO为0.02mol-0.007mol=0.013mol，平衡时NO转化率为$\frac{0.013mol}{0.02mol}$×100%=65%，
故答案为：65%；
（4）a．表示同一方向反应速率，v（NO₂）自始至终为v（O₂）的2倍，不能说明达到平衡，若分别为正、逆速率，等于化学计量数之比，反应到达平衡，故a错误；
b．随反应进行，反应混合气体总的物质的量在减小，压强减小，压强保持保持不变，说明反应到达平衡，故b正确；
c．不同物质表示速率，到达平衡时，正逆速率之比等于化学计量数之比，v_逆（NO）：v_正（O₂）=2：1，即v_逆（NO）=2v_正（O₂），故c正确；
d．混合气体的总质量不变，容器容积为定值，所以密度自始至终不变，不能说明达到平衡，故d错误．
故选：bc；
（5）a．及时分离出NO₂气体，平衡正向移动，但生成物浓度降低，反应速率减小，故a错误；
b．增大反应物O₂的浓度，反应速率增大，平衡正向移动，故b正确；
c．适当升高温度，反应速率加快，但平衡逆向移动，故c错误
d．使用高效催化剂可以加快反应速率，但不影响平衡移动，故d错误，
故选：b．

点评 本题考查化学平衡计算与影响因素、平衡状态判断、反应速率计算等，注意判断平衡的物理量随反应进行发生变化，该物理量由变化到不再变化，说明到达平衡，注意对基础知识的理解掌握，难度中等．