Question

【题目】二氧化氮可由NO和O2生成，已知在2L密闭容器内，800℃时反应：2NO(g)＋O2(g)2NO2(g) ΔH，n(NO)、n(O2)随时间的变化如表：

时间/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℃>K1000℃，则该反应的ΔH___0(填“大于”或“小于”)，用O2表示0～2 s内该反应的平均速率为___。

（2）能说明该反应已达到平衡状态的是___。

a．容器内气体颜色保持不变 b．2v逆(NO)＝v正(O2)

c．容器内压强保持不变 d．容器内气体密度保持不变

（3）为使该反应的速率增大，提高NO的转化率，且平衡向正反应方向移动，应采取的措施有_____。

（4）在题述条件下，计算通入2molNO和1molO2的平衡常数K＝___。

（5）在题述条件下，若开始通入的是0.2molNO2气体，达到化学平衡时，NO2的转化率为__。

（6）煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物，用CH4催化还原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

对于反应②，欲提高NO2的转化率，可采取的措施有____。

a．增加原催化剂的表面积 b．降低温度 c．减小投料比[n(NO2)/n(CH4)] d．增大压强

Answer 1

【答案】小于 0.015mol·L－1·s－1 ac 通入氧气、增大压强(缩小容器体积) 720 25% bc

【解析】

（1）根据平衡移动原理，升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动；依据速率公式计算可得；

(2) 在一定条件下的可逆反应里，正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物中各组成成分的百分含量保持不变，该反应就达到平衡状态，利用化学平衡状态的特征“等”、“定”来判断反应达到平衡状态；

（3) 该反应是一个气体体积减小的放热反应；

（4）化学平衡常数只与温度有关，而与浓度无关，温度没变，所以化学平衡常数就不变，则可以利用题给表格数据计算化学平衡常数；

（5）在题述条件下，若开始通入的是0.2molNO2气体，与题给表格数据为等效平衡；

（6）依据化学平衡移动原理分析判断。

（1）根据平衡移动原理，升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动，由K800℃>K1000℃可知，升高温度，化学平衡常数减小，说明升高温度，平衡向逆反应方向移动，则该反应的正反应为放热反应，即ΔH<0；从0～2 s内用O2表示该反应的平均速率为v(O2)= =0.015mol/(L·s)，故答案为：小于；0.015mol·L－1·s－1；

(2)a、该反应是在恒容的密闭容器中发生的，只有NO2是红棕色，其它气体都是无色的，若容器内颜色保持不变，说明各种气体的物质的量不变，表明反应达到平衡状态，故正确；

b、在任何时刻都存在关系：2v逆(NO)＝v正(O2)，不能表明反应达到平衡状态，故错误；

c、该反应是一个气体体积减小的反应，容器内压强保持不变，说明正逆反应速率相等，该反应达到了平衡状态，故正确；

d、由质量守恒定律可知，反应前后气体的质量不变，容器的容积也不变，所以任何时刻容器内气体的密度都保持不变，容器内气体密度保持不变不可作为判断平衡的标志，故错误；

ac正确，故答案为：ac；

（3) 该反应是一个气体体积减小的放热反应，为使该反应的反应速率增大，提高NO的转化率，且平衡向正反应方向移动，则应采取的措施为通入氧气来增大氧气的浓度或增大体系的压强，故答案为：通入氧气、增大压强(缩小容器体积)；

（4）化学平衡常数只与温度有关，而与浓度无关，温度没变，所以化学平衡常数就不变，则可以利用题给表格数据计算化学平衡常数，由表格数据可知，平衡时，NO、O2和NO2的浓度为0.025mol/L、0.0125mol/L和0.075mol/L，平衡常数K===720，故答案为：720；

（5）在题述条件下，若开始通入的是0.2molNO2气体，与题给表格数据为等效平衡，平衡时，各物质的浓度与表格中平衡时的效果是一样的。平衡时NO2的浓度为0.075mol/L，体积为2L，物质的量为0.075mol/L×2=0.15mol,则NO2的转化率为（0.2-0.15）/2=0.25；

也可以利用平衡常数求解。设在反应过程中c(O2)为xmol/L，则平衡时各种物质的浓度分别是c(NO2)=(0.1-2x）mol/L，c(NO)=2xmol/L，c(O2)=xmol/L，由化学平衡常数可得=720，解得x=0.0125mol/L,则NO2的转化率为×100%=25%，故答案为：25%；

（6）反应②为一个气体体积增加的放热反应。

a、增加原催化剂的表面积，反应速率加快，化学平衡不移动，二氧化氮转化率不变，故错误；

b、降低温度，平衡向正反应方向移动，二氧化氮转化率增大，故正确；

c、减小投料比，相当于二氧化氮浓度不变，增大甲烷的浓度，增大甲烷浓度，平衡向正反应方向移动，甲烷转化率减小，二氧化氮转化率增大，故正确；

d、增大压强，平衡向逆反应方向移动，二氧化氮转化率减小，故错误；

bc正确，故答案为：bc。