Question

用活性炭还原法处理氮氧化物，有关反应为：C（s）+2NO（g）?N₂（g）+CO₂（g）．某研究小组向某密闭的真空容器（假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计）中加入NO和足量的活性炭，恒温（T₁℃）条件下反应，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如表：

时间/min浓度（mol/L）	NO	N2	CO2
0	1.00	0	0
10 20 30	0.58 0.40 0.40	0.21 0.30 0.30	0.21 0.30 0.30
40	0.32	0.34	0.17
50	0.32	0.34	0.17

①10min～20min的时间段内，以CO₂表示的反应速率为

 

；
②写出该反应的平衡常数的表达式K=

 

；
③下列各项能作为判断该反应达到平衡状态的是

 

 （填序号字母）；
A．容器内压强保持不变                   
B．2v_正（NO）=v_逆（N₂）
C．容器内CO₂的体积分数不变             
D．混合气体的密度保持不变
④30min时改变某一条件，反应重新达到平衡，则改变的条件可能是

 

；
⑤一定温度下，随着NO的起始浓度增大，则NO的平衡转化率

 

 （填“增大”、“不变”或“减小”）．

Answer 1

考点：化学平衡状态的判断,化学平衡的影响因素

专题：化学平衡专题

分析：①依据图标数据结合化学反应速率概念计算得到；
②化学平衡常数概念是利用生成物平衡浓度幂次方乘积除以反应物平衡浓度幂次方乘积；
③依据化学平衡状态的实质是正逆反应速率相等，结合反应特征分析判断；
④依据图表数据分析判断；
⑤反应是气体体积不变的反应，反应物只有气体一氧化氮，增大一氧化氮浓度相当于增大容器内压强对平衡的影响分析．

解答： 解：①10min～20min以内v（CO₂）表示的反应速率=

0.30mol/L-0.21mol/L

10min

=0.009mol/（L?min）；故答案为：0.009mol/（L?min）；
②固体物质不代入表达式，化学平衡常数表达式为：K=

c(N2)c(CO2)

c2(NO)

，故答案为：

c(N2)c(CO2)

c2(NO)

；
③C（s）+2NO（g）?N₂（g）+CO₂（g）．反应是气体体积不变的反应；
A．反应是气体体积不变的反应，反应过程中和反应平衡状态压强相同，所以容器内压强保持不变不能说明反应达到平衡，故A错误；
B．反应速率之比等于化学方程式系数之比，当v_正（NO）=2v_逆（N₂），反应达到平衡，v_正（NO）=2v_正（N₂），只能说明反应正向进行，故B错误；
C．容器内CO₂的体积分数不变，说明反应达到平衡，故C正确；
D．混合气体密度等于质量除以体积，反应中碳是固体，平衡移动气体质量变化，体积不变，所以混合气体的密度保持不变，说明反应达到平衡，故D正确；
故选CD；
④已知T₁℃时该反应平衡浓度为，c（N₂）=0.3mol/L；c（CO₂）=0.3mol/L；c（NO）=0.4mol/L； K=

c(N2)c(CO2)

c2(NO)

=

0.3×0.3

0．42

=0.56；而30min时改变某一条件，反应重新达到平衡，依据平衡常数计算得到c（N₂）=0.34mol/L；c（CO₂）=0.17mol/L；c（NO）=0.32mol/L；K=

c(N2)c(CO2)

c2(NO)

=

0.34×0.17

0.322

=0.56，化学平衡常数随温度变化，平衡常数不变说明改变的条件一定不是温度；依据数据分析，氮气浓度增大，二氧化碳和一氧化氮浓度减小，反应前后气体体积不变，所以可能是减小溶液体积后加入氮气；故答案为：减小体积，增大氮气浓度；
⑤一定温度下，随着NO的起始浓度增大，C（s）+2NO（g）?N₂（g）+CO₂（g）．反应是气体体积不变的反应；增大一氧化氮浓度相当于增大体系压强，平衡不动，一氧化氮转化率不变；
故答案为：不变．

点评：本题考查了化学平衡的影响因素分析化学平衡移动原理的应用，平衡常数计算判断，题目难度中等．