Question

【题目】研究氮氧化物的反应机理，对于消除环境污染有重要意义。

（1）升高温度绝大多数的化学反应速率增大，但是2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的速率却随温度的升高而减小，某化学小组为研究特殊现象的实质原因，查阅资料知：2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的反应历程分两步：

i：2NO(g)N2O2(g)(快),v1正＝k1正c2(NO)　v1逆＝k1逆c(N2O2)　ΔH1＜0

ii：N2O2(g)＋O2(g)2NO2(g)(慢),v2正＝k2正c(N2O2)c(O2)　v2逆＝k2逆c2(NO2)　ΔH2＜0

请回答下列问题：

①一定温度下，反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)达到衡状态，请写出用k1正、k1逆、k2正、k2逆表示的平衡常数表达式K＝________

②由实验数据得到v2正～c(O2)的关系可用如图表示。当x点升高到某一温度时，反应重新达到平衡，则变为相应的点为___________(填字母)。

（2）100℃时，若将0.100 mol N2O4气体放入1 L密闭容器中，发生反应N2O4(g)2NO2(g) ΔH＝＋24.4 kJ·mol－1。c(N2O4)随时间的变化如表所示。回答下列问题：

①在0～40 s时段，化学反应速率v(NO2)为______ mol·L－1·s－1

②下列能说明该反应达到平衡状态的是________(填选项字母)。

A．2v(N2O4)＝v(NO2) B．体系的颜色不再改变

C．混合气体的密度不再改变 D．混合气体的压强不再改变

③该反应达到平衡后，若只改变一个条件，达到新平衡时，下列能使NO2的体积分数增大的是_________(填选项字母)。

A．充入一定量的NO2 B．增大容器的容积

C．分离出一定量的NO2 D．充入一定量的N2

④100℃时，若将9.2 g NO2和N2O4气体放入1 L密闭容器中，发生反应N2O4(g)2NO2(g)。某时刻测得容器内气体的平均相对分子质量为50，则此时v正(N2O4)_______v逆(N2O4)(填“＞”“＝”或“＜”)。

⑤上述反应中，正反应速率v正＝k正·p(N2O4)，逆反应速率v逆＝k逆·p2(NO2)，其中k正、k逆为速率常数，若将一定量N2O4投入真空容器中恒温恒压分解（温度298 K、压强100 kPa），已知该条件下k正＝4.8×104 s－1，当N2O4分解10%时，v正＝_______kPa·s－1。

Answer 1

【答案】 a 0.0025 BD BC ＜ 3.9×106

【解析】

（1）①由反应达平衡状态，所以，所以， ，据此分析；

②的速率随温度的升高而减小，因为决定该反应速率的是反应②，故升高到温度时v2正减小，且平衡逆向移动，氧气的浓度增大；

（2）① ，由反应速率之比等于化学计量数之比，则；

②平衡状态的判定；

③利用等效平衡思想解决；

④题干中给出的数据算出平均分子量=气体总质量气体总的物质的量= =57.5g/mol，某时刻测得容器内气体的平均相对分子质量为50，说明反应需向体积缩小的方向进行；

⑤列三段式解出的分压，计算即可。

（1）①；②；目标反应，由反应达平衡状态，所以，所以， ,则 ，故答案为：；

②的速率随温度的升高而减小，因为决定该反应速率的是反应②，故升高到温度时v2正减小，且平衡逆向移动，氧气的浓度增大，所以反应重新达到平衡，则变为相应的点为a，故答案为：a；

（2）①由表可知，040s时间内的浓度由0.10mol/L减小为0.050mol/L，则其反应速率为 ，由反应速率之比等于化学计量数之比，则的反应速率为，故答案为：0.0025；

②A.未体现正逆反应速率的关系，A错误；

B.体系的颜色不再改变，说明二氧化氮的浓度不变，B正确；

C.无论是否反应，体系的混合气体的总质量不变，体积不变，故密度不变，C错误；

D.该反应正反应为体积增大的反应，混合气体的压强不再改变，说明气体的物质的量不变，达到平衡状态，D正确；

故答案为：BD；

③A. 充入一定量的，相当于加压，达新平衡时，则的体积分数减小，故A错误；

B. 增大容器的容积，减压，平衡向体积增大的方向移动，即正向移动，的体积分数增大，故B正确；

C. 分离出一定量的，相当于减压，使的体积分数增大，故C正确；

D. 充入一定量的，总压增大，气体分压不变，不会引起化学平衡的移动，二氧化氮浓度不变，故D错误；

故答案为：BC；

④100℃时，将0.100mol气体放入1L密闭容器中，平衡时，，，平均分子量=气体总质量气体总的物质的量= =57.5g/mol，将9.2g和气体放入1L密闭容器中，某时刻测得容器内气体的平均相对分子质量为50，说明反应需向体积缩小的方向进行，即，故答案为：<；

⑤当N2O4分解10%时,设投入的N2O4为1mol,转化的N2O4为0.1mol，则：，故此时,则，故答案为：3.9×106。