Question

【题目】研究含氮污染物的治理是环保的一项重要工作。合理应用和处理氮的化合物，在生产生活中有重要意义。

I．污染物SO2、NOx经O2预处理后用CaSO3悬浊液吸收，可减少尾气中SO2、NOx的含量。T℃时，O2氧化烟气中SO2、NOx的主要反应的热化学方程式为：

(1) T℃时，反应3NO(g)+O3(g)3NO2（g）的△H= kJ·mol－1。

(2) T℃时，将0.6 mol NO和0.2 molO3气体充入到2L固定容积的恒温密闭容器中，NO的浓度随反应时间的变化如图1所示。

① T℃时，反应3NO(g) +O3 (g) 3NO2 (g)的平衡常数K= 。

② 不能说明反应达到平衡状态的是 （填写字母）。

A．气体颜色不再改变 B．气体的平均摩尔质量不再改变

C．气体的密度不再改变 D．单位时间内生成O3和NO2物质的量之比为1∶3

II．NO2的二聚体N2O4是火箭中常用氧化剂。完成下列问题：

(3) 如图2所示，A是由导热材料制成的恒容密闭容器，B是一耐化学腐蚀且易于传热的透明气囊。关闭K2，将各1 molNO2通过K1、K3分别充入真空A、B中，反应起始时A、B的体积相同均为aL（忽略导管中的气体体积）。

① 容器A中到达平衡所需时间ts，达到平衡后容器内压强为起始压强的0.8倍，则平均化学反应速率v(NO2)= 。

② 平衡后在A容器中再充入0.5 mol N2O4，则重新到达平衡后，平衡混合气中NO2的体积分数（填“变大”、“变小”或“不变”） 。

③ 在②平衡后，打开K2，重新到达新平衡，B气囊的体积为0.8aL，则在打开K2之前，气囊B的体积为 L。

Answer 1

【答案】（14分）

（1）－317.1 （2 分）

（2）①240（或240 L·mol－1）（3分） ② C （2分）

（3）① mol·L－1·s－1 (3分) ②变小 (2分) ③0.6a （2分）

【解析】

试题分析：Ⅰ．（1）①NO（g）+O3（g）NO2（g）+O2（g）△H=-200.9kJ．mol-1

②2NO（g）+O2（g）2NO2（g）△H=-116.2kJ．mol-1

①+②得到T℃时，反应3NO （g）+O3（g）3NO2（g）的△H=-317.1KJ/mol，

故答案为：-317.1；

（2）①T℃时，将0.6mol NO和0.2molO3气体充入到2L固定容积的恒温密闭容器中，图象分析可知平衡状态NO浓度为0.1mol/L，10min达到平衡，

3NO （g）+O3（g）3NO2（g）

起始量（mol/L） 0.3 0.1 0

变化量（mol/L） 0.2 0.2/3 0.2

平衡量（mol/L） 0.1 0.1/3 0.2

②反应3NO （g）+O3（g）3NO2（g）的△H=-317.1KJ/mol，反应是气体体积减小的放热反应，

A．气体颜色不再改变，说明二氧化氮浓度不变，反应达到平衡状态，故A不符合；

B．反应前后气体质量不变，物质的量变化，当气体的平均摩尔质量不再改变说明反应达到平衡状态，故B不符合；

C．气体质量和体积不变，气体的密度始终不改变，不能说明反应达到平衡状态，故C符合；

D．反应速率之比等于化学方程式计量数之比为正反应速率之比，当单位时间内生成O3和NO2物质的量之比为1：3，表明正逆反应速率相同，反应达到平衡状态，故D不符合；

故答案为：C；

Ⅱ．（3）①关闭K2，将各1molNO2通过K1、K3分别充入真空A、B中，反应起始时A、B的体积相同均为aL，若容器A中到达平衡所需时间ts，达到平衡后容器内压强为起始压强的0.8倍，设生成四氧化二氮为x

2NO2（g）N2O4（g）

起始量 1 0

变化量 2x x

平衡量 1-2x x

1-2x+x=0.8×1

x=0.2mol

则平均化学反应速率v（NO2）=

②若平衡后在A容器中再充入0.5mol N2O4，相当于中等压强，平衡正向进行，则重新到达平衡后，平衡混合气中NO2的体积分数变小，故答案为：变小．③打开K2，则相当于是在等温等压时的平衡，因此平衡时等效的．由于此时反应物的物质的量是B中的三倍，所以打开K2之前，气球B体积为（aL+0.8aL）÷3=0.6aL。