Question

11．在一个容积不变的密闭容器中，发生反应：2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）
（1）当n（NO）：n（O₂）=4：1时，O₂的转化率随时间的变化关系如图1所示．

①A点的逆反应速率v_逆 （O₂）小于B点的正反应速率v_正（O₂）（填“大于”、“小于”或“等于”）．
②NO的平衡转化率为30%；当达到B点后往容器中再以4：1加入些NO和 O₂，当达到新平衡时，则NO的百分含量小于B点NO的百分含量（填“大于”、“小于”或“等于”）．
③到达B点后，下列关系正确的是ABCD．  A．容器内气体颜色不再变化  B．v_正（NO）=2v_正（O₂）
C．气体平均摩尔质量在此条件下达到最大      D．容器内气体密度不再变化
（2）在图2和图3中出现的所有物质都为气体，分析图2和图3，可推测：
4NO（g）+3O₂（g）=2N₂O₅（g）△H=-787kJ/mol
（3）降低温度，NO₂（g）将转化为N₂O₄（g），以N₂O₄、O₂、熔融NaNO₃组成的燃料电池装置如图4所示，在使用过程中石墨I电极反应生成一种氧化物Y，Y为N₂O₅，有关石墨I电极反应式可表示为：N₂O₄+2NO₃^--2e^-=2N₂O₅．

Answer 1

分析 （1）①A到B点氧气的转化率增大，说明反应正向进行；
②平衡时压强转化率为60%，当n（NO）：n（O₂）=4：1时设NO为4，O₂为1，结合化学平衡三行计算得到；当达到B点后往容器中再以4：1加入些NO和 O₂，相当于中等容器中气体压强，平衡正向进行；
③到达B点即达到平衡状态，正逆反应速率相同，各组分含量保持不变；
（2）依据图象分别写出对应反应的热化学方程式，结合盖斯定律计算4NO（g）+3O₂（g）═2N₂O₅（g）反应的焓变；
（3）燃料原电池中，负极上燃料失电子发生氧化反应；先根据化合价判断生成氧化物N₂O₅的电极，再根据离子的放电顺序写出电极反应式．

解答 解：（1）①A到B点氧气的转化率增大，说明反应正向进行，A点的逆反应速率v_逆 （O₂）小于B点的正反应速率v_正（O₂），
故答案为：小于；
②平衡时压强转化率为60%，当n（NO）：n（O₂）=4：1时设NO为4，O₂为1，则转化的氧气为0.6，结合化学平衡三行计算，
      2NO（g）+O₂（g）═2NO₂（g）
起始量  4      1         0
变化量  1.2    0.6       1.2
平衡量 2.8     0.4       1.2
NO的平衡转化率$\frac{1.2}{4}$×100%=30%，
当达到B点后往容器中再以4：1加入些NO和 O₂，相当于中等容器中气体压强，平衡正向进行，一氧化氮百分含量减小，NO的百分含量小于B点NO的百分含量，
故答案为：30%；小于；
③2NO（g）+O₂（g）═2NO₂（g）反应是气体体积进行的放热反应，
A．容器内气体颜色不再变化，说明二氧化氮浓度不变，反应达到平衡状态，故A正确；          
B．速率之比等于化学方程式计量数之比为正反应速率之比，反应达到平衡状态v_正（NO）=2v_正（O₂），故B正确；
C．达到平衡状态气体质量不变，物质的量不变，气体平均摩尔质量在此条件下达到最大，故C正确；      
D．达到平衡状态，容器内气体密度不再变化，故D正确；
故答案为：ABCD；
（2）热化学方程式为①NO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=NO₂（g）△H=143KJ/mol-287KJ/mol=-144KJ/mol，
②4NO₂（g）+O₂（g）=2N₂O₅（g）△H=（372-583）KJ/mol=-211KJ/mol，
依据盖斯定律计算①×4+②得到4NO（g）+3O₂（g）═2N₂O₅（g）△H=-787kJ/mol，
故答案为：-787kJ/mol；
（3）以N₂O₄、O₂、熔融NaNO₃组成的燃料电池装置如下图所示，在使用过程中石墨I电极反应生成一种氧化物Y，N₂O₄在负极失电子发生氧化反应，元素化合价升高为+5价，氧化物为N₂O₅，反应的电极反应为：N₂O₄+2NO₃^--2e^-=2 N₂O₅，
故答案为：N₂O₅；N₂O₄+2NO₃^--2e^-=2 N₂O₅．

点评 本题综合考查图象分析、化学平衡影响因素、平衡标志的判断、平衡计算、热化学方程式书写、原电池原理等知识点，为高考常见题型和高频考点，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，本题注意把握化学平衡的计算方法，答题时把握做题思路，难度中等．