Question

2．在一个容积不变的密闭容器中，发生反应：2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）
（1）当n（NO）：n（O₂）=4：1时，O₂的转化率随时间的变化关系如图1所示．
①A点的逆反应速率v_逆（O₂）小于B点的正反应速率v_正（O₂）（填“大于”、“小于”或“等于”）．
②NO的平衡转化率为30%；当达到B点后往容器中再以4：1 加入些NO和 O₂，当达到新平衡时，则NO的百分含量小于B点NO的百分含量（填“大于”、“小于”或“等于”）．
③到达B点后，下列关系正确的是ABCD
A．容器内气体颜色不再变化                     B．v_正（NO）=2v_正（O₂）
C．气体平均摩尔质量在此条件下达到最大         D．容器内气体密度不再变化
（2）在图2和图3中出现的所有物质都为气体，分析图2和图3，可推测：4NO（g）+3O₂（g）=2N₂O₅（g）△H=-787kJ/mol．

（3）降低温度，NO₂（g）将转化为N₂O₄（g），以N₂O₄、O₂、熔融NaNO₃组成的燃料电池装置如图4所示，在使用过程中石墨I电极反应生成一种氧化物Y，Y为N₂O₅，有关石墨I电极反应式可表示为：N₂O₄+2NO₃^--2e^-=2N₂O₅．

Answer 1

分析 （1）①A点没有达到平衡状态，正反应速率大于逆反应速率，而B点反应达到平衡状态，正逆反应速率相等；
②平衡时氧气的转化率是0.6，消耗氧气是0.6nmol，根据方程式可知同时消耗NO是1.2nmol，以此计算NO的平衡转化率；当达到B点后往容器中再以4：1 加入些NO和 O₂，相当于增大压强，平衡向体积减小的正反应方向进行；
③到达B点后，反应达到平衡状态，则物质的浓度不再发生变化、平衡时正逆反应速率相等及衍生的物质的量不变
（2）根据图1和图2可知反应的热化学方程式分别是①NO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=NO₂（g）△H=143kJ/mol-287kJ/mol=-144kJ/mol，
②4NO₂（g）+O₂（g）=2N₂O₅（g）△H=372kJ/mol-583kJ/mol=-211kJ/mol，
由盖斯定律可知①×4+②即得到4NO（g）+3O₂（g）=2N₂O₅（g）；
（3）氧气在正极通入，石墨Ⅱ是正极，石墨I是负极，N₂O₄失去电子转化为N₂O₅，以此来解答．

解答 解：（1）①A点没有达到平衡状态，正反应速率大于逆反应速率．B点反应达到平衡状态，正逆反应速率相等，因此A点的逆反应速率v_逆 （O₂）小于B点的正反应速率v_正（O₂），故答案为：小于；
②平衡时氧气的转化率是0.6，消耗氧气是0.6nmol，根据方程式可知同时消耗NO是1.2nmol，则NO的平衡转化率为$\frac{1.2nmol}{4nmol}$×100%=30%；当达到B点后往容器中再以4：1 加入些NO和 O₂，相当于增大压强，平衡向体积减小的正反应方向进行，因此当达到新平衡时，则NO的百分含量小于B点NO的百分含量，
故答案为：30%；小于；
③到达B点后，反应达到平衡状态，则
A．物质的浓度不再发生变化，所以容器内气体颜色不再变化，故A正确；
B．平衡时正逆反应速率相等，则v_正（NO）=2 v_正（O₂，故B正确；
C．平均相对分子质量是气体的质量与气体总物质的量的比值，正方应是体积减小的，所以气体平均摩尔质量在此条件下达到最大，故C正确；
D．气体的质量和容器的容积均不变，则容器内气体密度不再变化，故D正确；
故答案为：ABCD；
（2）根据图1和图2可知反应的热化学方程式分别是①NO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=NO₂（g）△H=143kJ/mol-287kJ/mol=-144kJ/mol，
②4NO₂（g）+O₂（g）=2N₂O₅（g）△H=372kJ/mol-583kJ/mol=-211kJ/mol，
由盖斯定律可知①×4+②即得到4NO（g）+3O₂（g）=2N₂O₅（g）△H=-787kJ/mol，
故答案为：-787kJ/mol；
（3）氧气在正极通入，石墨Ⅱ是正极，石墨I是负极，N₂O₄失去电子转化为N₂O₅，电极反应式为N₂O₄+2NO₃^--2e^-=2N₂O₅，
故答案为：N₂O₅；N₂O₄+2NO₃^--2e^-=2N₂O₅．

点评 本题考查化学平衡的计算，为高频考点，把握平衡影响因素、盖斯定律应用、电极反应书写为解答的关键，侧重分析与应用能力的考查，综合性较强，题目难度不大．