Question

【題目】NO2和N2O4之間發生反應：N2O42NO2，一定溫度下，體積為2L的密閉容器中，各物質的物質的量隨時間變化的關系如圖所示。請回答下列問題：

(1)曲線____________(填“X”或“Y”)表示NO2的物質的量隨時間的變化曲線。在0到1min中內用X表示該反應的速率是________________，該反應達最大限度時Y的轉化率_______。

(2)若上述反應在甲、乙兩個相同容器內同時進行，分別測得甲中 v(NO2)＝0.3 mol·L－1·min－1，乙中y(N2O4)＝0.2 mol·L－1·min－1，則__________中反應更快。

(3)下列描述能表示反應達平衡狀態的是______________________。

A．容器中X與Y的物質的量相等

B．容器內氣體的顏色不再改變

C．2v(X)＝v(Y)

D．容器內氣體的平均相對分子質量不再改變

E．容器內氣體的密度不再發生變化

(4)NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料電池，其原理如右圖，該電池在使用過程中石墨Ⅱ電極上生成氧化物Y(N2O5)，則石墨I電極是______________(填“正極”或“負極”)，石墨Ⅱ的電極反應式為_________________________________。

Answer 1

【答案】Y 0.1mol·L－1·min－1 60% 乙 BD 正極 NO2-e-+NO3-═N2O5

【解析】

(1)根據圖知，1min時△n(X)=(0.6-0.4)mol=0.2mol、△n(Y)=(1.0-0.6)mol=0.4mol，X、Y的計量數之比為0.2mol：0.4mol=1：2，據此結合反判斷X、Y；根據v=計算v(X)；該反應達限度時，消耗的Y為0.6mol，轉化率=×100%；

(2)化學反應速率與化學計量數成正比，結合轉化成同一種物質比較反應速率大小；

(3)可逆反應達到平衡狀態時，正逆反應速率相等，各組分的濃度、百分含量不再變化，據此判斷；

(4)該燃料電池中，負極上通入NO2，正極上通入O2，根據電解質知，負極電極反應式為NO2-e-+NO3-═N2O5，正極電極反應式為O2+2N2O5+4e-═4NO3-。

(1)根據圖知，1min時△n(X)=(0.6-0.4)mol=0.2mol、△n(Y)=(1.0-0.6)mol=0.4mol，X、Y的計量數之比為0.2mol：0.4mol=1：2，根據反應N2O4(g)(無色)2NO2(g)(紅棕色)可知，曲線Y表示NO2的物質的量隨時間變化關系曲線；在0到1min中內用X表示該反應的速率為：v(X)==0.1mol/(Lmin)；該反應達到最大限度時，Y的物質的量為0.4mol，則Y的轉化率為：×100%=60%；

(2)若上述反應在甲、乙兩個相同容器內同時進行，分別測得甲中v(NO2)=0.3molL-1min-1，乙中v(N2O4)=0.2molL-1min-1，轉化成v(NO2)=0.4molL-1min-1，所以乙中反應更快；

(3)A．容器中X與Y的物質的量相等，無法判斷各組分的濃度是否繼續變化，則無法判斷平衡狀態，故A錯誤；

B．容器內氣體的顏色不再改變，則二氧化氮濃度不變，能夠說明該反應達到平衡狀態，故B正確；

C．2v(X)=v(Y)，沒有指出正逆反應速率，無法判斷平衡狀態，故C錯誤；

D．該反應為氣體體積增大的反應，而氣體總質量不變，則混合氣體的平均相對分子量為變量，當容器內氣體的平均相對分子質量不再改變時，表明正逆反應速率相等，達到平衡狀態，故D正確；

E．反應前后氣體的總質量不變，容器的體積不變，該反應中混合氣體密度為定值，不能根據容器內氣體的密度判斷平衡狀態，故E錯誤；

故答案為：BD；

(4)由題意，NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料電池，燃料電池中，通入燃料的一極為為負極，通入氧氣的一極為正極，則石墨Ⅰ正極，石墨Ⅱ作負極，石墨Ⅱ電極上生成氧化物Y(N2O5)，則負極電極反應式為：NO2-e-+NO3-═N2O5。