Question

【題目】Ⅰ．利用測壓法在剛性反應器中研究 T℃ 時:

3NO2(g)3NO(g)＋O3(g) ΔH＝+317.3kJ·mol－1的分解反應，體系的總壓強 p隨時間 t 的變化如下表所示：

反應時間/min	0	5	10	15	20	25	30
壓強/MPa	20.00	21.38	22.30	23.00	23.58	24.00	24.00

（1）該反應達到平衡后的熵值較平衡前______________（填“增大”“減小”“不變”）。

（2）若降低反應溫度，則平衡后體系壓強 p____24.00 MPa（填“大于”“等于”“小于”）,原因是_____________________________________________________________________。15min 時，反應物的轉化率 α=__________%

Ⅱ．一定條件下，在體積為 2 L 的密閉容器中發生反應：2NO2(g)2NO(g)+O2(g) ΔH>0。投入 2 mol NO2發生反應。實驗測得：v正=k正c2(NO2)，v逆=k逆c2(NO)·c(O2)，k正、k逆為速率常數，受溫度影響。在溫度為 T℃ 時 NO2 的轉化率隨時間變化的結果如圖所示。

（1）要提高 NO2轉化率，可采取的措施是________________ 、__________________。

（2）前2min內，以NO2表示該反應的化學反應速率為___________________。

（3）計算 A 點處v正/ v逆=_________________（保留一位小數）。

Answer 1

【答案】增大 小于 體積不變時，溫度降低，氣體分子間間隙減小，總壓降低；該反應是吸熱反應，降低溫度，平衡逆向移動，氣體分子數減少，壓強降低。 45 升高溫度 將生成物之一及時分離。 0.2mol·L-1·min-1 9.1

【解析】

Ⅰ．（1）熵值是反應體系的混亂度，反應3NO2(g)3NO(g)＋O3(g)正方向是氣體總物質的量增大的方向，則達到平衡后的熵值較平衡前增大；（2）平衡時氣體的總壓強為24.00MPa，在恒容條件下，該反應是吸熱反應，降低溫度，平衡逆向移動，氣體分子數減少，壓強降低，另外溫度降低，氣體分子間隙也減小，容器內的總壓強也減小，故降溫后平衡體系壓強p小于24.00 MPa；在恒溫恒容條件下，氣體的壓強與氣體的總物質的量成正比，設起始時氣體NO2的物質的量為nmol，則15min 時，容器內壓強為23MPa，氣體的總物質的量為mol，則：

3NO2(g)3NO(g)＋O3(g) △n

3 3 1 1

nmol mol-nmol

故反應物NO2的轉化率α=×100%=45%；

Ⅱ．（1）對于反應2NO2(g)2NO(g)+O2(g) ΔH>0，升高溫度、減小NO或O2的濃度以及增大容器的體積，均能使平衡向正反應方向移動，提高NO2的轉化率；（2）反應進行到2min時NO2的轉化率為0.4，則參加反應的NO2的物質的量為0.8mol，前2min內，以NO2表示該反應的化學反應速率為=0.2mol·L-1·min-1；（3）T℃ 時反應達到平衡時NO2的轉化率為0.5，則：

2NO2(g)2NO(g)+O2(g)

起始物質的量（mol） 2 0 0

變化物質的量（mol） 1 1 0.5

平衡物質的量（mol） 1 1 0.5

平衡時v正=v逆，即k正c2(NO2) =k逆c2(NO)·c(O2)，故===0.25；A點處NO2的轉化率為0.3，則：

2NO2(g)2NO(g)+O2(g)

起始物質的量（mol） 2 0 0

變化物質的量（mol） 0.6 0.6 0.3

終了物質的量（mol） 1.4 0.6 0.3

此時，=×=0.25×≈9.1。