Question

【題目】研究NOx之間的轉(zhuǎn)化具有重要意義。

(1)已知：N2O4(g) 2NO2(g)　ΔH＞0 將一定量N2O4氣體充入恒容的密閉容器中，控制反應(yīng)溫度為T1。

①下列可以作為反應(yīng)達(dá)到平衡的判據(jù)是________。

A．氣體的壓強(qiáng)不變 B．v正(N2O4)＝2v逆(NO2) C．K不變 D．容器內(nèi)氣體的密度不變 E．容器內(nèi)顏色不變

②t1時(shí)刻反應(yīng)達(dá)到平衡，混合氣體平衡總壓強(qiáng)為p，N2O4氣體的平衡轉(zhuǎn)化率為75%，則反應(yīng)N2O4(g) 2NO2(g)的平衡常數(shù)Kp＝________(對(duì)于氣相反應(yīng)，用某組分B的平衡壓強(qiáng)p(B)代替物質(zhì)的量濃度c(B)也可表示平衡常數(shù)，記作Kp，如p(B)＝p·x(B)，p為平衡總壓強(qiáng)，x(B)為平衡系統(tǒng)中B的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。

③反應(yīng)溫度T1時(shí)，c(N2O4)隨t(時(shí)間)變化曲線如圖，畫出0～t2時(shí)段，c(NO2)隨t變化曲線。保持其它條件不變，改變反應(yīng)溫度為T2(T2＞T1)，再次畫出0～t2時(shí)段，c(NO2)隨t變化趨勢(shì)的曲線________。

(2) NO氧化反應(yīng)：2NO(g)＋O2(g)=2NO2(g)分兩步進(jìn)行，其反應(yīng)過程能量變化示意圖如圖。

Ⅰ 2NO(g)=N2O2(g) ΔH1

Ⅱ N2O2(g)＋O2(g)→2NO2(g) ΔH2

①?zèng)Q定NO氧化反應(yīng)速率的步驟是________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。

②在恒容的密閉容器中充入一定量的NO和O2氣體，保持其它條件不變，控制反應(yīng)溫度分別為T3和T4(T4＞T3)，測(cè)得c(NO)隨t(時(shí)間)的變化曲線如圖。轉(zhuǎn)化相同量的NO，在溫度_____(填“T3”或“T4”)下消耗的時(shí)間較長(zhǎng)，試結(jié)合反應(yīng)過程能量圖分析其原因____。

Answer 1

【答案】AE p Ⅱ T4 ΔH1＜0，溫度升高，反應(yīng)Ⅰ平衡逆移，c(N2O2)減小，濃度降低的影響大于溫度對(duì)反應(yīng)Ⅱ速率的影響

【解析】

（1）①化學(xué)反應(yīng)平衡的判斷可從以下幾方面考慮：體系中所有反應(yīng)物和生成物的質(zhì)量（或濃度）保持不變，正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率；

②建立三段式求解可得；

③由圖確定t1時(shí)反應(yīng)生成的NO2濃度；該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)；

（2）①由圖可知，反應(yīng)Ⅰ的活化能小于反應(yīng)Ⅱ的活化能，活化能越大，反應(yīng)速率越慢；

②由圖可知，轉(zhuǎn)化相同量的NO，在溫度T4下消耗的時(shí)間較長(zhǎng)，原因是濃度降低的影響大于溫度對(duì)反應(yīng)Ⅱ速率的影響。

（1）①A、該反應(yīng)是一個(gè)氣體體積減小的反應(yīng)，氣體的壓強(qiáng)不變說明各物質(zhì)濃度保持不變，反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，故正確；

B、v正(N2O4)＝2v逆(NO2)說明正逆反應(yīng)速率不相等，反應(yīng)沒有達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，故錯(cuò)誤；

C、溫度不變，化學(xué)平衡常數(shù)K不變，則K不變不能說明反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，故錯(cuò)誤；

D、由質(zhì)量守恒定律可知，反應(yīng)前后氣體質(zhì)量不變，恒容容器的體積不變，則密度始終不變，則密度不變不能說明反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，故錯(cuò)誤；

E、容器內(nèi)顏色不變說明各物質(zhì)濃度保持不變，反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，故正確；

AE正確，故答案為：AE；

②設(shè)起始N2O4的物質(zhì)的量為1mol，由題給數(shù)據(jù)建立如下三段式：

由三段式數(shù)據(jù)可知N2O4的平衡分壓為×p=，NO2的平衡分壓為×p=，則平衡常數(shù)Kp＝=，故答案為：；

③由圖可知，t1時(shí)反應(yīng)消耗N2O4的濃度為（0.04—0.01）mol/L，由方程式可得反應(yīng)生成NO2的濃度為0.03 mol/L×2=0.06 mol/L；該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，NO2的濃度增大，則0～t2時(shí)段，NO2的濃度c(NO2)隨t變化趨勢(shì)的曲線為，故答案為：；

（2）①由圖可知，反應(yīng)Ⅰ的活化能小于反應(yīng)Ⅱ的活化能，活化能越大，反應(yīng)速率越慢，則化學(xué)反應(yīng)速率反應(yīng)Ⅰ快于反應(yīng)Ⅱ，化學(xué)反應(yīng)取決于反應(yīng)速率較慢的一步，則決定NO氧化反應(yīng)速率的步驟是反應(yīng)Ⅱ，故答案為：Ⅱ；

②由圖可知，轉(zhuǎn)化相同量的NO，在溫度T4下消耗的時(shí)間較長(zhǎng)，原因是反應(yīng)Ⅰ為放熱反應(yīng)，溫度升高，反應(yīng)Ⅰ平衡逆移，c(N2O2)減小，濃度降低的影響大于溫度對(duì)反應(yīng)Ⅱ速率的影響，導(dǎo)致轉(zhuǎn)化相同量的NO，在溫度較高的T4下消耗的時(shí)間較長(zhǎng)，故答案為：T4；反應(yīng)Ⅰ為放熱反應(yīng)，溫度升高，反應(yīng)Ⅰ平衡逆移，c(N2O2)減小，濃度降低的影響大于溫度對(duì)反應(yīng)Ⅱ速率的影響；