Question

汽车尾气里含有NO气体是由于内燃机燃烧的高温引起氮气和氧气反应所致：
N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）△H＞0
已知该反应在2404℃时，平衡常数K=64×10^-4．请回答：
（1）该反应的平衡常数表达式为

 

．
（2）该温度下，向2L密闭容器中充入N₂和O₂各1mol，平衡时，N₂的转化率是

 

%（保留整数）．
（3）该温度下，某时刻测得容器内N₂、O₂、NO的浓度分别为2.5×10^-1mol/L、4.0×10^-2mol/L和3.0×10^-3mol/L，此时反应

 

（填“处于化学平衡状态”、“向
正反应方向进行”或“向逆反应方向进行”），理由是

 

（4）将N₂、O₂的混合气体充入恒温恒容密闭容器中，下列变化趋势正确的是

 

（填字母序号）．

（5）下列方法中可以证明该反应已达平衡状态的是

 

?
①单位时间内生成 n mol O₂ 的同时生成 n mol NO；
②温度和体积一定时，混合气体的密度不再变化?③百分组成ω（NO）=ω（N₂）；
④反应速率v（N₂）=v（O₂）=v（NO）/2时；
⑤温度和体积一定时，某一生成物浓度不再变化；
⑦温度和体积一定时，容器内压强不再变化；
⑧条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化．

Answer 1

考点：化学平衡常数的含义,化学平衡状态的判断,物质的量或浓度随时间的变化曲线,化学平衡的计算

专题：化学平衡专题

分析：（1）平衡常数为生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积；
（2）根据反应方程式，利用三段式法结合平衡常数计算转化率；
（3）计算某时刻生成物的浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值，与该温度下的平衡常数相比较，可得出结论；
（4）根据温度、催化剂对反应速率和平衡移动的影响判断；
（5）依据反应特征是气体体积不变的吸热反应，结合平衡移动原理分析，平衡标志是正逆反应速率相同，各组分含量保持不变．

解答： 解：（1）平衡常数为生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积，反应方程式为N₂（g）+O₂（g）?2NO（g），则k=

c2(NO)

c(N2)c(O2)

，故答案为：

c2(NO)

c(N2)c(O2)

；
（2）设平衡时氮气的转化的物质的量为x，则
        N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）
起始：1mol    1mol       0
转化：x       x           2x
平衡：1mol-x   1mol-x     2x
则有：K=

( 2x 2 )2

1-x 2 × 1-x 2

=64×10^-4，
x=0.04mol，
所以平衡时，N₂的转化率是

0.04mol

1mol

×100%=4%；
故答案为：4；
（3）该温度下，某时刻测得容器内N₂、O₂、NO的浓度分别为2.5×10^-1mol/L、4.0×10^-2mol/L和3.0×10^-3mol/L，则有该时刻生成物的浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值为：

(3×10-3)2

(2.5×10-1)×(4.0×10-2)

=9×10^-4＜K，则反应应向正反应方向进行，
故答案为：向正反应方向进行； 

(3×10-3)2

(2.5×10-1)×(4.0×10-2)

=9×10^-4＜K；
（4）A、该反应的正反应为吸热反应，则升高温度平衡向正反应进行，平衡常数增大，故A正确；
B、加入催化剂，反应速率增大，但平衡不发生移动，故B错误；
C、升高温度，反应速率增大，平衡向正反应方向移动，氮气的转化率增大，故C正确．
故答案为：AC；
（5）N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）△H＞0，反应特征是气体体积不变的吸热反应；
①单位时间内生成 n mol O₂ 的同时生成2 n mol NO，说明正逆反应速率相同，单位时间内生成 n mol O₂ 的同时生成 n mol NO，不符合平衡标志，故①错误；
②气体质量不变，体积不变，温度和体积一定时，反应过程中和平衡状态下混合气体的密度始终不变化，不能判断反应达到平衡状态，故②错误；
③物质百分含量不变说明费用达到平衡状态，百分组成ω（NO）=ω（N₂）和起始量有关，不能说明费用达到平衡状态，故③错误；
④所以之比等于化学方程式系数之比，是正反应速率之比，反应速率v（N₂）=v（O₂）=v（NO）/2时，不能说明正逆反应速率相同，不能说明费用大大平衡状态，故④错误；
⑤温度和体积一定时，某一生成物浓度不再变化是平衡的标志，故⑤正确；
⑦反应前后气体体积不变，温度和体积一定时，反应过程中和平衡状态下容器内压强始终不变化，故⑦错误；
⑧反应前后气体质量守恒，气体物质的量不变，反应过程中和平衡状态下，条件一定，混合气体的平均相对分子质量始终不变化，故⑧错误．
故答案为：⑤．

点评：本题考查化学平衡的有关计算，平衡标志的分析判断，题目难度中等，注意平衡常数的计算和应用．