Question

【題目】在一定條件下發生反應：4NO2(g)＋O2(g)2N2O5(g) ΔH<0，T1時，向體積為2L的恒容密閉容器中通入NO2和O2，部分實驗數據如表所示。

時間/s	0	5	10	15
c(NO2)/(mol·L－1)	4.00	2.52	2.00	c3
c(O2)/(mol·L－1)	1.00	c1	c2	0.50

（1）0～10s內N2O5的平均反應速率為__ ，此溫度下的平衡常數為___。

（2）其他條件不變，將容器體積壓縮一半，則重新達到平衡時c(N2O5)___2.00mol·L－1（填“>、<或=”，下同）

（3）假設溫度T1時平衡常數為K1，溫度T2時平衡常數為K2，若K1<K2，則T1____T2。

（4）下列可以作為平衡的依據的是___

A.容器內混合氣體的顏色不再改變

B.生成1molO2的同時消耗2molN2O5

C.混合氣體的平均摩爾質量不再變化

D.混合氣體的密度不再變化

（5）改變哪些措施可以增加NO2的平衡轉化率___（答出任意兩條及以上）

（6）已知：N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH=+180.5 kJ·mol1

2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH=﹣221.0 kJ·mol1

C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=﹣393.5 kJ·mol1

則汽車尾氣處理的反應之一：2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g) ΔH=___ kJ·mol1，利于該反應自發進行的條件是___（選填“高溫”或“低溫”）。

Answer 1

【答案】0.1mol·L－1·s－1 0.125 > > AC 增加O2濃度、降低溫度、增大壓強、及時分離N2O5 ﹣746.5kJ/mol 低溫

【解析】

（1） 4NO2(g)＋O2(g)2N2O5(g)

起始（mol/L） 4 1 0

10s內轉化（mol/L） 2 0.5 1

10s末（mol/L） 2 0.5 1

故用N2O5表示平均化學反應速率==0.1mol·L－1·s－1；由10s～15s內氧氣濃度不變可知，該反應在10s末已經處于平衡狀態，故該反應平衡常數K==0.125；

（2）將容器體積壓縮一半，壓縮瞬間，c(N2O5)=2mol/L，壓強增大，化學平衡正向移動，重新達到平衡時，c(N2O5)> 2mol/L；

（3）該反應正向為放熱反應，升高溫度，平衡逆向移動，平衡常數減小，由此可知，T1>T2；

（4）A、容器內有顏色的氣體為NO2，若容器內混合氣體的顏色不再改變，則說明NO2濃度不變，可證明該反應處于平衡狀態，故A正確；

B、該反應在任意時刻均存在每消耗2molN2O5會生成1molO2，故不能說明該反應處于平衡狀態，故B錯誤；

C、混合氣體的總質量不變，因反應前后氣體的物質的量不相等，在反應未達到平衡時，氣體的物質的量會發生變化，由可知，當混合氣體的平均摩爾質量不再變化時，即反應達到平衡，故C正確；

D、混合氣體的總質量不變，容器體積恒定，其密度不會發生改變，故不能判斷該反應是否處于平衡狀態，故D錯誤；

（5）NO2作為反應物，若要提高其轉化率，可通過增加O2濃度、降低溫度、增大壓強、及時分離N2O5使反應正向移動達到目的；

（6）令①N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH=+180.5 kJ·mol1

②2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH=﹣221.0 kJ·mol1

③C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=﹣393.5 kJ·mol1

將反應③×2-①-②可得2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g) ΔH=-746.5kJ/mol；該反應為熵減反應（S<0），H<0，當G=H-TS<0時，該條件有利于反應的自發，由此可知，利于該反應自發進行的條件是低溫。