Question

汽车尾气里含有的NO气体是由于内燃机燃烧的高温引起氮气和氧气反应所致： N2(g)＋O2(g)?2NO(g)　ΔH>0，已知该反应在2 404 ℃ 时，平衡常数K＝64×10－4。请回答：

（1）某温度下，向2L的密闭容器中充入N2和O2各1mol，5分钟后O2的物质的量为0.5mol，则N2的反应速率________。

（2）假定该反应是在恒容条件下进行，判断该反应达到平衡的标志________。

A．消耗1 mol N2同时生成1 mol O2 B．混合气体密度不变

C．混合气体平均相对分子质量不变 D．2v(N2)正＝v(NO)逆

（3）将N2、O2的混合气体充入恒温恒容密闭容器中，下列变化趋势正确的是________(填字母序号)。

（4）向恒温恒容的密闭容器中充入等物质的量的N2和O2，达到平衡状态后再向其中充入一定量NO，重新达到化学平衡状态。与原平衡状态相比，此时平衡混合气中NO的体积分数______。(填“变大、“变小”或“不变”)

（5）该温度下，某时刻测得容器内N2、O2、NO的浓度分别为2.5×10－1mol/L、4.0×10－2mol/L和3.0×10－3mol/L，此时反应___________(填“处于化学平衡状态”、“向正反应方向进行”或“向逆反应方向进行”)，理由是____

 

Answer 1

（1）0.05 mol/(L·min)　（2）A、D　（3）A、C；　（4）不变；（5） 向正反应方向进行　因为浓度商Qc<K

【解析】

试题分析：（1） V(N2)=ΔC(N2)÷Δt=(0.5mol÷2L)÷5min=0.05 mol/(L·min)。（2）A．根据反应方程式可知：消耗1 mol N2同时就消耗1 mol O2，还生成1 mol O2，则氧气的消耗速率与产生速率相等，反应达到平衡状态，正确；B．因为反应是在恒容条件下进行，反应前后气体的质量也不变，所以无论反应是否达到平衡，混合气体密度不变，因此不能作为判断平衡的标志，错误；C．因为气体的物质的量不变，质量也不变，所以混合气体平均相对分子质量不变不能作为判断平衡的标志，错误；D．在任何时刻都存在： v(N2)正： (NO)正=1:2；而 2v(N2)正＝v(NO)逆，则(NO)正= v(NO)逆，反应达到平衡状态，正确。（3）由于该反应的正反应是吸热反应，所以升高温度，化学平衡正向移动，化学平衡常数增大，A正确；加入催化剂，化学反应速率加快，达到平衡所需要的时间缩短。但是催化剂不能使平衡发生移动，故NO的平衡浓度不变，因此B选项错误。由于升高温度，平衡正向移动，氮气的转化率提高。化学反应速率加快，达到平衡所需要的时间缩短，故C正确；（4）向恒温恒容的密闭容器中充入等物质的量的N2和O2，达到平衡状态后再向其中充入一定量NO，由于该反应是反应前后气体体积相等的反应，压强的影响大于浓度的影响，充入一定量NO，增大压强，化学平衡不发生移动，所以重新达到化学平衡状态。与原平衡状态相比，此时平衡混合气中NO的体积分数不变。（5） (3.0×10－3)2÷[(2.5×10－1)×( 4.0×10－2)]=9.0×10－4<64×10－4。所以反应向正反应方向进行。

考点：考查化学反应速率的计算、化学平衡状态的判断及图像法在化学平衡中的应用的知识。