Question

【題目】(1)用焦炭還原NO的反應為：2NO(g)+C(s)N2(g)+CO2(g)，向容積均為1L的甲、乙、丙三個恒容恒溫（反應溫度分別為400℃、400℃、T℃）容器中分別加入足量的焦炭和一定量的NO，測得各容器中n(NO)隨反應時間t的變化情況如表所示：

t/min	0	10	20	30	40
n(NO)（甲容器）/mol	2.00	1.50	1.10	0.80	0.80
n(NO)（乙容器）/mol	1.00	0.80	0.65	0.53	0.45
n(NO)（丙容器）/mol	2.00	1.45	1.00	1.00	1.00

①該反應為____（填“放熱”或“吸熱”）反應。

②乙容器在50min時達到平衡狀態，則NO的濃度是______，0～50min內用NO的濃度變化表示的平均反應速率v(NO)=_______。

(2)用焦炭還原NO2的反應為：2NO2(g)+2C(s)N2(g)+2CO2(g)，在恒溫條件下，1molNO2和足量C發生該反應，測得平衡時NO2和CO2的物質的量濃度與平衡總壓的關系如圖所示：

①A、C兩點的濃度平衡常數關系：Kc(A)_______Kc(C)（填“＜”、“＞”或“=”）。

②A、B、C三點中NO2的轉化率最高的是______（填“A”、“B”或“C”）點。

③計算B點時該反應的壓強平衡常數Kp(B)=________（Kp是用平衡分壓代替平衡濃度計算，平衡分壓=總壓×物質的量分數）。

Answer 1

【答案】放熱 0.4mol/L 0.012 mol·L-1·min-1 = C 3MPa

【解析】

(1)①溫度升高，反應速率加快，達到平衡所需時間縮短。根據比較甲容器和丙容器中的數據，丙容器中先達到平衡，則說明丙容器中溫度高；升高溫度達到平衡時丙容器中NO的物質的量高于甲容器，說明溫度升高平衡向逆方向移動，所以該反應是放熱反應；

②根據2NO(g)+C(s)N2(g)+CO2(g)是反應前后氣體體積不變的反應，相同溫度下，甲與乙為等效平衡，故乙平衡時NO的物質的量為甲平衡時的一半，即n(NO)=0.4mol，所以c(NO)=0.4mol÷1L=0.4mol/L，則050min內用NO的濃度變化表示的平均反應速率v(NO)==0.012 mol·L-1·min-1；

(2)①A、C兩點的溫度相同，平衡常數只與溫度有關，故濃度平衡常數關系：Kc(A)=Kc(C)；

②反應2NO2(g)+2C(s)N2(g)+2CO2(g)的正反應是氣體體積增大的反應，根據平衡移動原理，增大壓強，化學平衡向氣體體積減小的逆反應方向移動，故A、B、C三點中NO2的轉化率最高的是C點；

③設生成CO2的物質的量濃度2xmol/L，則必然會同時產生xmol/LN2，反應消耗NO2的濃度為2xmol/L，平衡時NO2的濃度為(1-2x)mol/L，B點時NO2和CO2濃度相等，則1-2x=2x，解得x=0.25，所以平衡時各種氣體的物質的量濃度c(NO2)=c(CO2)=0.5mol/L，c(N2)=0.25mol/L。因B點時NO2和CO2濃度相等，則NO2和CO2的分壓也相等，即Kp(NO2)=Kp(CO2)，所以B點的壓強平衡常數Kp(B)==3MPa。