Question

2．在2L密闭容器内，800℃时反应2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）体系中，n（NO）随时间变化如表：

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：K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）c（{O}_{2}）}$．已知：K（300℃）＞K（350℃），则该反应正反应是放热反应．升高温度，正反应速率增大（填“增大”、“减小”或“不变”）．
（2）如图中表示NO₂的变化的曲线是b．用O₂表示从0～2s内该反应的平均速率v（O₂）=1.5×10^-3mol•L^-1•s^-1．
（3）能说明该反应已达到平衡状态的是BC．
A．v（NO₂）=2v（O₂）     
B．容器内压强保持不变
C．v_逆（NO）=2v_正（O₂）  
D．容器内密度保持不变
（4）能使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的是C．
A．及时分离出NO₂气体  B．适当升高温度  C．增大O₂的浓度  D．选择高效催化剂．

Answer 1

分析 （1）平衡常数=$\frac{生成物平衡浓度幂次方乘积}{反应物平衡浓度幂次方乘积}$，因为K_300℃＞K_350℃，温度越高平衡常数越小，说明升温平衡逆向进行，正反应为放热反应，升温增大反应速率，正逆反应速率都增大；
（2）NO₂是产物，随反应进行浓度增大，平衡时浓度为NO浓度的变化量△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）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，由此进行判断；
（4）外界条件增加，反应速率加快，正反应是放热反应，升高温度不行，只能增加反应物的浓度，使用催化剂平衡不移动．

解答 解：（1）2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g），平衡常数=$\frac{生成物平衡浓度幂次方乘积}{反应物平衡浓度幂次方乘积}$=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）c（{O}_{2}）}$，因为K_300℃＞K_350℃，温度越高平衡常数越小，说明升温平衡逆向进行，正反应为放热反应，升温增大反应速率，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；增大；
（2）NO₂是产物，随反应进行浓度增大，平衡时浓度为NO浓度的变化量△c（NO）=$\frac{0.020mol-0.007mol}{2L}$=0.0065mol/L，结合图象纵轴数据分析，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）=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$=$\frac{\frac{0.0020mol-0.008mol}{2L}}{2s}$=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^-3 mol•L^-1•s^-1；
（3）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，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，气体总物质的量保持不变，气体压强不变，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）：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．
故答案为：BC；
（4）A．及时分离出NO₂气体减小生成物浓度反应速率减小，故A不符合；
B．适当升高温度反应速率增大，但该反应是放热反应，升温平衡逆向进行，故B不符合；
C．增大O₂的浓度增大反应物浓度，平衡正向进行，反应速率增大，故C符合；
D．选择高效催化剂．催化剂同等程度改变正逆反应速率，使用催化剂平衡不移动，故D不符合；
故选：C．

点评 本题主要考查反应速率、平衡平衡状态的判断及读图表能力，难度中等，判断平衡时要注意，选择判断的物理量，随着反应的进行发生变化，当该物理量由变化到定值时，说明可逆反应到达平衡状态．