Question

18．臭氧是理想的烟气脱硝剂，其脱硝反应为2NO₂（g）+O₃（g）?N₂O₅（g）+O₂（g），在T温度下，向2.0L恒容密闭容器中充入2.0mol NO₂和1.0mol O₃，经过一段时间后达到平衡．反应过程中测定的部分数据见下表：

t/s	0	3	6	12	24
n（O2）/mol	0	0.36	0.60	0.80	0.80

下列有关说法正确的是（　　）

• A． 反应在0～3 s内的平均速率v（NO₂）=0.24 mol•L^-1•s^-1
• B． 24 s后，若保持其他条件不变，降低温度，达到新平衡时测得c（O₂）=0.44 mol•L^-1，则反应的△H＜0
• C． 在T温度下，起始时向容器中充入1.0 mol NO₂、0.5 mol O₃和0.50 mol N₂O₅、0.50 mol O₂，反应达到平衡时，压强为起始时的0.88倍
• D． 在T温度下，起始时向容器中充入2.0 mol N₂O₅和2.0 mol O₂，达到平衡时，N₂O₅的转化率大于20%

Answer 1

分析 A．根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v（O₂），再利用速率之比等于其化学计量数之比计算v（NO₂）；
B．由表中数据可知，12s与24s时氧气的物质的量均为0.8mol，说明12s时可逆反应到达平衡，平衡时氧气的浓度为$\frac{0.8mol}{2L}$=0.4mol/L，降低温度，达到新平衡时测得c（O₂）=0.44mol/L，氧气浓度增大，说明降低温度，平衡向正反应方向移动；
C．容器体积不变，在T温度下，起始时向容器中充入1.0molNO₂、0.5molO₃和0.50molN₂O₅、0.50molO₂，转化到左边相当于起始投入2.0molNO₂和1.0molO₃，与原平衡为完全等效平衡，平衡时压强相等，即平衡时混合气体总物质的量相等，结合表中数据计算平衡时混合气体总物质的量，再利用压强之比等于物质的量之比计算；
D．在T温度下，起始时向容器中充入2.0molN₂O₅和2.0molO₂，转化到左边相当于起始投入4.0molNO₂和2.0molO₃，所到达的平衡状态相当于在原平衡的基础上压强增大一倍，平衡先正反应方向移动，平衡时N₂O₅的物质的量大于2×0.8mol=1.6mol，故参加反应的N₂O₅的物质的量小于2mol-1.6mol=0.4mol，据此计算判断．

解答 解：A．由表中数据可知，3s内压强物质的量变化量为0.36mol，容器体积为2L，故0～3s内v（O₂）=$\frac{\frac{0.36mol}{2L}}{3s}$=0.06mol/（L．s），速率之比等于其化学计量数之比，故v（NO₂）=2v（O₂）=2×0.06mol/（L．s）=0.12mol/（L．s），故A错误；
B．由表中数据可知，12s与24s时氧气的物质的量均为0.8mol，说明12s时可逆反应到达平衡，平衡时氧气的浓度为$\frac{0.8mol}{2L}$=0.4mol/L，降低温度，达到新平衡时测得c（O₂）=0.44mol/L，氧气浓度增大，说明降低温度，平衡向正反应方向移动，则正反应为放热反应，即△H＜0，故B正确；
C．容器体积不变，在T温度下，起始时向容器中充入1.0molNO₂、0.5molO₃和0.50molN₂O₅、0.50molO₂，转化到左边相当于起始投入2.0molNO₂和1.0molO₃，与原平衡为完全等效平衡，平衡时压强相等，12s到达平衡时氧气的物质的量为0.8mol，则：
2NO₂（g）+O₃（g）?N₂O₅（g）+O₂（g）  物质的量减少
                           1         1
                           0.8mol    0.8mol
故原平衡中平衡时气体物质的量为2mol+1mol-0.8mol=2.2mol，即起始时向容器中充入1.0molNO₂、0.5molO₃和0.50molN₂O₅、0.50molO₂到达平衡时，混合气体总物质的量为2.2mol，平衡时压强为起始的$\frac{2.2mol}{（1+0.5+0，5+0.5）mol}$=0.88倍，故C正确；    
D．在T温度下，起始时向容器中充入2.0molN₂O₅和2.0molO₂，转化到左边相当于起始投入4.0molNO₂和2.0molO₃，所到达的平衡状态相当于在原平衡的基础上压强增大一倍，平衡先正反应方向移动，平衡时N₂O₅的物质的量大于2×0.8mol=1.6mol，故参加反应的N₂O₅的物质的量小于2mol-1.6mol=0.4mol，则达到平衡时，N₂O₅的转化率小于$\frac{0.4mol}{2mol}$×100%=20%，故D错误，
故选BC．

点评 本题考查化学平衡有关计算及影响因素、反应速率有关计算等，侧重考查等效平衡，C、D选项中关键是构建等效平衡途径，若利用平衡常数计算相对比较麻烦，难度中等．