Question

【題目】氮的氧化物是造成大氣污染的主要物質。

(1)用活性炭還原NO的有關反應為：C(s)＋2NO(g)N2(g)＋CO2(g)。向恒容密閉容器中加入一定量的活性炭和NO，T℃時，各物質起始濃度及10 min和20 min各物質平衡濃度如表所示：

濃度mol/L 時間min	NO	N2	CO2
0	10	0	0
10	5	2.5	2.5
20	2	4	0.25

①在10min時，若只改變某一條件使平衡發生移動，20min時重新達到平衡，則改變的條件是____。

②在20min時，保持溫度和容器體積不變再充入NO和N2，使二者的濃度均增加至原來的兩倍，此時反應v正___v逆（填“＞”“＜”或“＝”）。

(2)工業上由N2、H2來制備NH3。不同溫度下，向三個相同的容器中投入相同的反應物進行反應，測得不同溫度時平衡混合物中NH3的物質的量分數隨壓強增大而變化如圖所示。

①M點的v正_______Q點的v正（填“＞”“＜”或“＝”）。

②圖中三條曲線對應的溫度分別為T1、T2、T3，其中溫度最高的是____。

③恒溫恒容條件下，能說明反應N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)達到平衡狀態的是____（填選項字母）

A． 2v(N2)＝v(NH3) B．c2(NH3)/[c(N2)c3(H2)]保持不變

C．反應器中的壓強不再發生變化 D．3 molH－H鍵斷裂的同時，有2molN－H鍵斷裂

(3)NO2存在如下平衡：2NO2(g)N2O4(g) △H＜0，在一定條件下NO2與N2O4的消耗速率與各自的分壓（分壓＝總壓×物質的量分數）有如下關系 v(NO2)＝k1·p2(NO2)，v(N2O4)＝k2·p(N2O4)，相應的速率與其分壓關系如圖所示。

一定溫度下，k1、k2與平衡常數Kp（壓力平衡常數，用平衡分壓代替平衡濃度計算）間的關系是k1＝____；在上圖標出點中，指出能表示反應達到平衡狀態的點是______。

Answer 1

【答案】分離出了產物CO2(或減小CO2的濃度) ＞ ＞ T3 BC 2k2·Kp BD

【解析】

(1)②根據濃度商Qc和平衡常數K的關系，判斷平衡移動；

(2)①Q、M兩點在同一等溫曲線上，但M點壓強高，根據壓強對化學反應速率的影響作答；

②合成氨反應是氣體體積減小的放熱反應，根據溫度對平衡的影響作答；

③反應達到平衡狀態時，正逆反應速率相等，平衡時各物質的濃度，百分含量不變，以及由此衍生的一些物理量不變，據此判斷；

(3)達到平衡時，正逆反應速率相等，滿足平衡條件v(NO2)=2 v(N2O4)，即為平衡點。

(1)根據表中數據，10min改變條件后，到20min，重新達到平衡，NO的濃度減少3mol·L－1，N2的濃度增加了1.5mol·L－1，符合化學計量數之比，CO2的濃度理應增加，現在CO2的濃度減少了2.25mol·L－1，說明10min改變的條件是分離出了產物CO2(或減小CO2的濃度)；

②根據表中的數據，此溫度下，該反應的平衡常數；20min時，保持溫度和容器的體積不變充入NO和N2，濃度增加為原來的兩倍，c(NO)=4mol·L－1，c(N2)=8mol·L－1，則此時的濃度商；Qc小于K，平衡正向移動，則v正＞v逆；

(2) 合成氨反應為N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)△H＜0；

①Q、M兩點在同一等溫曲線上，但是M點壓強高；其他條件一定時，壓強越大，化學反應速率越大，因此M點的正反應速率大，則M點的v正＞Q點的v正

②合成氨反應是正向氣體體積減小的放熱反應，其他條件一定時，溫度升高能使化學平衡逆向移動，則NH3的含量越小，根據圖像可知，T1、T2、T3中溫度最高的是T3；

③A．2v(N2)＝v(NH3)，不能說明正反應速率等于逆反應速率，因此不能判斷該反應是否達到平衡，A不符合題意；

B．是該反應的化學平衡常數的表達式，其值不變，說明該反應達到了最大限度，故反應達到了平衡，B符合題意；

C．在恒溫恒容條件下，氣體的壓強之比等于其物質的量之比，合成氨反應正反應是氣體分子數減小的反應，若壓強不變，說明氣體的物質的量不變，反應達到平衡，C符合題意；

D．H－H鍵斷開表示的是正反應速率，N－H鍵斷裂表示逆反應速率；若反應達到平衡，斷開3molH－H鍵的同時，應該有6molN－H鍵斷裂，現只有2molN－H鍵斷裂，說明反應未達到平衡，D不符合題意；

答案選BC；

(3)NO2的消耗速率表示的是正反應速率；N2O4的消耗速率表示的是逆反應速率；當反應達到平衡時，正逆反應速率相等，用不同的物質表示時，其數值之比等于計量數之比，則v(NO2)=2v(N2O4)；根據關系式，有 k1·p2(NO2)= 2k2·p(N2O4)，，該反應的平衡常數，聯立兩式，可得k1=2k2·Kp；

達到平衡時，v(NO2)=2v(N2O4)，B、D兩點表示的速率恰好滿足，因此達到平衡的點為BD。