Question

8．  CO和NO是汽車尾氣的主要污染物．消除汽車尾氣的反應式之一為：2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）．請回答下列問題：
（1）一定溫度下，在一體積為VL的密閉容器中充人一定量的NO和CO時，反應進行到t時刻時達到平衡狀態(tài)，此時n（CO）=amol、n（N0）=2amol、n（N₂）=bmol，且N₂占平衡混合氣體總體積的$\frac{1}{4}$．
①該反應的平衡常數(shù)K=$\frac{27}{aV}$（用只含a、V的式子表示）
②判斷該反應達到平衡的標志是BD（填序號）
A．v（CO₂）_生成=v（CO）_消耗         
B．混合氣體的平均相對分子質量不再改變
C．混合氣體的密度不再改變     
D．NO、CO、N₂、CO₂的物質的量濃度均不再變化
（2）在一定溫度下，將2.0molNO、2.4molCO通入固定容積2L的密閉中，反應過程中部分物質的物質的量變化如圖所示，則：
①有害氣體NO的轉化率是40%，0～15minCO₂的平均反應速率v（CO₂）=0.027mol（L．min）．（保留小數(shù)點后三位）
②20min時，若改變反應條件，導致CO濃度減小，則改變的條件是CD．（填序號）．
A．增加CO的量     B．加入催化劑C．減小CO₂的量     D．擴大容器體積．

Answer 1

分析 （1）①平衡時n（CO）=amol、n（NO）=2amol、n（N₂）=bmol，則根據(jù)方程式可知生成CO₂是2bmol．又因為N₂占平衡混合氣體總體積的$\frac{1}{4}$，所以平衡時混合氣體的總的物質的量是4b mol，則4bmol=bmol+2bmol+amol+2amol，解得b=3a，再由平衡常數(shù)表達式K=$\frac{c（{N}_{2}）×{c}^{2}（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）×{c}^{2}（CO）}$計算；
②可逆反應到達平衡時，正逆反應速率相等，反應各組分的濃度、含量不變，由此衍生的其它物理量不變，判斷平衡的物理量應隨反應進行發(fā)生變化，該物理量由變化到不再變化，說明到達平衡；
（2）①發(fā)生反應：2NO+2CO=N₂+2CO₂，計算消耗CO物質的量，根據(jù)方程式計算消耗NO物質的量，進而計算NO轉化率；根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計算v（N₂），再利用速率之比等于化學計量數(shù)之比計算v（CO₂）；
②20min時，若改變反應條件，導致CO濃度減小，可以使平衡向正反應方向移動，不能增大CO濃度、不能增大壓強，否則到達平衡時CO濃度會增大，也可以擴大容器體積．

解答 解：（1）①平衡時n（CO）=amol、n（NO）=2amol、n（N₂）=bmol，則根據(jù)方程式可知生成CO₂是2bmol．又因為N₂占平衡混合氣體總體積的$\frac{1}{4}$，所以平衡時混合氣體的總的物質的量是4b mol，則4bmol=bmol+2bmol+amol+2amol，解得b=3a，平衡常數(shù)K=$\frac{c（{N}_{2}）×{c}^{2}（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）×{c}^{2}（CO）}$=$\frac{\frac{3a}{V}×（\frac{6a}{V}）^{2}}{（\frac{2a}{V}）^{2}×（\frac{a}{V}）^{2}}$=$\frac{27V}{a}$，
故答案為：$\frac{27V}{a}$；
②A．v（CO₂）_生成=v（CO）_消耗，均表示正反應速率，所以不能說明反應達到平衡狀態(tài)，故A錯誤；
B．混合氣體總質量不變，但物質的量是變化的，因此混合氣體的平均相對分子質量不再改變可以說明反應達到平衡狀態(tài)，故B正確；
C．在反應過程中氣體總質量和容積始終是不變的，因此密度始終是不變的，則混合氣體的密度不再改變不能說明反應達到平衡狀態(tài)，故C錯誤；
D．NO、CO、N₂、CO₂的物質的量濃度均不再變化，說明正逆反應速率相等，反應達到平衡狀態(tài)，故D正確，
故選：BD；
（2）①發(fā)生反應：2NO+2CO=N₂+2CO₂，平衡時CO是1.6mol，則消耗CO是2.4mol-1.6mol=0.8mol，根據(jù)方程式可知消耗NO是0.8mol，因此有害氣體NO的轉化率是$\frac{0.8mol}{2.0mol}$×100%=40%，
v（N₂）=$\frac{\frac{0.4mol}{2L}}{15min}$=$\frac{1}{75}$mol/（L．min），速率之比等于化學計量數(shù)之比，v（CO₂）=2v（N₂）=2×$\frac{1}{75}$mol/（L．min）=0.027mol/（L．min），
故答案為：40%；0.027mol/（L．min）；
②A．增加CO的量，CO濃度增大，故A錯誤；
B．加入催化劑平衡不移動，CO濃度不變，故B錯誤；
C．減小CO₂的量，平衡向正反應方向進行，CO濃度減小，故C正確；
D．擴大容積體積，壓強減小，平衡雖然向逆反應方向進行，但平衡常數(shù)不變，CO濃度仍然減小，故D正確，
故選：CD．

點評 本題考查化學平衡有關計算、平衡狀態(tài)判斷、以及外界條件對平衡狀態(tài)的影響等，是對學生綜合能力的考查，難度中等．