Question

【題目】二氧化氮可由NO和O2生成，已知在2 L密閉容器內，800 ℃時反應：2NO(g)＋O2(g)2NO2(g) ΔH，n(NO)、n(O2)隨時間的變化如表：

時間/s	0	1	2	3	4	5
n(NO)/mol	0.200	0.100	0.080	0.050	0.050	0.050
n(O2)/mol	0.100	0.050	0.040	0.025	0.025	0.025

(1)已知：K800 ℃>K1 000 ℃，則該反應的ΔH________0(填“大于”或“小于”)，用O2表示0～2 s內該反應的平均速率為________。

(2)能說明該反應已達到平衡狀態的是________。

a．容器內氣體顏色保持不變

b．2v逆(NO)＝v正(O2)

c．容器內壓強保持不變

d．容器內氣體密度保持不變

(3)為使該反應的速率增大，提高NO的轉化率，且平衡向正反應方向移動，應采取的措施有________。

(4)在題述條件下，計算通入2 mol NO和1 mol O2的平衡常數K＝________。

(5)在題述條件下，若開始通入的是0.2 mol NO2氣體，達到化學平衡時，NO2的轉化率為________。

(6)煤燃燒產生的煙氣含氮的氧化物，用CH4催化還原NOx可以消除氮氧化物的污染。

①CH4(g)＋4NO(g) 2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O ΔH<0

②CH4(g)＋2NO2(g) N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH<0

對于反應②，欲提高NO2的轉化率，可采取的措施有________。

a．增加原催化劑的表面積

b．降低溫度

c．減小投料比[n(NO2)/n(CH4)]

d．增大壓強

Answer 1

【答案】(1)小于 0.015 mol·L－1·s－1 (2)ac (3)通入氧氣、增大壓強(縮小容器體積) (4)720 (5)25% (6)bc

【解析】(1)由已知條件可知升高溫度化學平衡常數減小，說明升高溫度平衡逆向移動。根據平衡移動原理，升高溫度，化學平衡向吸熱反應方向移動，故逆反應是吸熱反應，所以該反應的正反應為放熱反應，即ΔH<0。0～2 s內用O2表示該反應的平均速率為v(O2)＝(0.100－0.040)mol÷2 L÷2 s＝0.015 mol·L－1·s－1。(2)因為反應是在恒容的密閉容器中發生的，只有NO2是紅棕色，其他氣體都是無色的，若容器內氣體顏色保持不變，可證明反應達到平衡狀態，a正確。當v逆(NO)＝2v正(O2)時才能證明反應達到平衡狀態，b錯誤。由于該反應是反應前后氣體分子數不相等的反應，若未達到平衡，則容器內氣體的壓強就會發生變化，所以容器內壓強保持不變時，該反應達到平衡狀態，c正確。反應前后氣體的質量不變，容器的容積也不變，所以任何時刻容器內氣體的密度都保持不變，故不可作為反應達到平衡的標志，d錯誤。(3)為使該反應的速率增大，提高NO的轉化率，且平衡向正反應方向移動，應采取的措施有通入氧氣、增大體系的壓強(縮小容器體積)。(4)800 ℃，該反應的化學平衡常數為K＝＝＝720。由于化學平衡常數只與溫度有關，而與反應物濃度無關，溫度不變，化學平衡常數就不變。(5)開始通入0.2 mol NO2與開始通入0.2 mol NO和0.1 mol O2是等效的，故平衡時n(NO2)＝0.15 mol，NO2的轉化率為×100%＝25%。