Question

恒容容積為VL的密閉容器中發生2NO₂ 2NO+O₂反應。反應過程中NO₂的物質的量隨時間變化的狀況如圖所示。

（1）若曲線A和B表示的是該反應在某不同條件下的反應狀況，則該不同條件是      。
A．有、無催化劑     B．溫度不同
C．壓強不同        D．體積不同
（2）寫出該反應的化學平衡常數K的表達式：          ，并比較K_800℃    K_850℃（填“>”、“<”或“=”）。
（3）求算在B條件下從反應開始至達到平衡，氧氣的反應速率v(O₂)=      。
（4）不能說明該反應已達到平衡狀態的是       。
A．v_正（NO₂）=v_逆（NO）         B．c（NO₂）=c（NO）
C．氣體的平均摩爾質量不變    D．氣體的密度保持不變

若起始溫度相同，分別向三個容器中充入2molNO和1molO₂ ，則達到平衡時各容器中NO物質的百分含量由大到小的順序為(填容器編號)               。

Answer 1

（12分）（1）B  （2）  K_800℃＜K_850℃
（3）v(O₂)＝1/40Vmol/（L·S）（4）  BD    (5) ①②③

試題分析：（1）根據圖像可知，B曲線表示的反應速率快，達到平衡的時間少，且平衡時NO₂的物質的量小于A曲線達到平衡時NO₂的物質的量。由于正反應是體積增大的可逆反應，增大壓強平衡應該向逆反應方向移動，NO₂的物質的量增大，CD不正確；催化劑不能改變平衡狀態，A不正確；所以改變的條件只能是升高溫度，這說明升高溫度平衡向正反應方向移動，所以正反應是吸熱反應，答案選B。
（2）化學平衡常數是在一定條件下，當可逆反應達到平衡狀態時，生成物濃度的冪之積和反應物濃度的冪之積的比值，因此根據方程式可知，該反應的平衡常數。正反應是吸熱反應，升高溫度平衡向正反應方向移動，平衡常數增大，所以K_800℃＜K_850℃。
（3）根據圖像可知，反應進行到2s時反應達到平衡狀態，此時NO₂的物質的量減少了0.20mol－0.10mol＝0.10mol，則氧氣的物質的量就增加了0.05mol，所以氧氣的反應速率是＝1/40Vmol/（L·S）。
（4）在一定條件下，當可逆反應的正反應速率和逆反應速率相等時（但不為0），反應體系中各種物質的濃度或含量不再發生變化的狀態，稱為化學平衡狀態。A中反應速率的方向相反，且滿足速率之比是相應的化學計量數之比，A可以說明。B中反應速率的方向是相同的，速率之比是相應的化學計量數之比，因此B中的關系始終是成立，B不能說明。混合氣的平均相對分子質量是混合氣的質量和混合氣的總的物質的量的比值，質量不變，但物質的量是變化的，所以C可以說明。密度是混合氣的質量和容器容積的比值，在反應過程中質量和容積始終是不變的，D不能說明，答案選BD。
（5）該反應是體積減小的、放熱的可逆反應，所以③中容器中的壓強始終大于②中的壓強，壓強大有利于NO的轉化。①中是絕熱的，則反應中溫度高，但溫度越高，越不利于NO的轉化，所以達到平衡時各容器中NO物質的百分含量由大到小的順序為①②③。
點評：該題是高考中的常見題型，屬于中等難度的試題。試題綜合性強，在注重考查學生基礎知識的同時，側重考查學生靈活運用基礎知識解決實際問題的能力。該題的關鍵是明確平衡狀態的含義、判斷依據以及外界條件對平衡狀態的影響，然后結合圖像和勒夏特例原理靈活運用即可，有利于培養學生的應試能力和邏輯推理能力。