Question

（11分）某条件下，在2L密闭容器中发生如下反应：2NO₂(g)2NO(g)＋O₂(g) △H>0。在三种不同条件下进行，其中NO、O₂的起始浓度都为0 mol/L，实验Ⅰ、Ⅱ反应温度相同，NO₂的浓度(mol·L^－1)随时间(min)的变化如图所示。请回答下列问题：

（1）请在图中标上对应的反应温度（800℃或850℃）。实验Ⅱ隐含的反应条件是_______________________。
（2）写出该反应的平衡常数表达式：K=______________。
（3）若实验Ⅰ中达平衡后，再向密闭容器中通入1mol NO₂与1mol NO混合气体（保持温度不变），则平衡将_________（填“正向移动”或“逆向移动”或“不移动”）
（4）一定条件下NO₂与SO₂可发生反应，其方程式为：
NO₂(g)＋SO₂(g) SO₃(g)＋NO(g) △H>0，将NO₂与SO₂以体积比置于密闭容器中发生上述反应，下列能说明反应达到平衡状态的是     　　 。
A、体系压强保持不变                             B、混合气体颜色保持不变
C、SO₃和NO的体积比保持不变             D、混合气体的平均相对分子质量保持不变
（5）若改变条件，使平衡常数变大，该反应    　　  。
A、一定向正反应方向移动               B、在平衡移动时，正反应速率先增大后减小
C、一定向逆反应方向移动               D、在平衡移动时，逆反应速率先增大后减小

Answer 1

（12分，每空2分）⑴使用了催化剂

⑵c²(NO)·c (O₂)/c²(NO₂)   ⑶不移动  ⑷B  ⑸A　B

试题分析：（1）由于正反应是吸热反应，所以升高温度平衡向正反应方向进行，则NO₂的浓度降低，所以正确的图像是（见答案）；实验Ⅱ和实验I相比，平衡状态是相同的，但达到平衡的时间减少，由于正反应是体积最大的，因此隐含的反应条件是使用铝催化剂。
（2）化学平衡常数是在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值。所以根据反应的方程式可知，该反应的平衡常数表达式是K＝c²(NO)·c (O₂)/c²(NO₂)。
（3）实验Ⅰ中达平衡后，c（NO₂）=0.5mol/L，则
2NO₂（g）2NO（g）+O₂（g）
起始浓度（mol/L）     1              0        0
转化浓度（mol/L）     0.5            0.5      0.25
平衡浓度（mol/L）：    0.5            0.5      0.25
所以平衡常数＝c(NO)²×c(O₂) c(NO₂)²＝0.25
若实验Ⅰ中达平衡后，再向密闭容器中通入1mol NO₂与1mol NO混合气体（保持温度不变）
此时为c（NO₂）＝0.5mol/L＋1mol/ 2L =1mol/L，c（NO）＝＋1mol/ 2L ="1mol/L" ，c（O₂）＝0.25mol/L，此时浓度商为Q＝c(NO)²×c(O₂) c(NO₂)² =1²×0.25/ 1²＝0.25，所以平衡不移动。
（4）在一定条件下，当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时（但不为0），反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态，称为化学平衡状态。颜色深浅和浓度有关系，所以B正确。根据反应的方程式可知，反应前后体积不变，所以压强始终是不变的，A不正确；SO₃和NO的体积比总是1︰1的，所以C不正确；混合气的平均相对分子质量是混合气的质量和混合气的总的物质的量的比值，质量和物质的量都是不变的，所以D不正确，答案选B。
（5）改变条件，使平衡常数变大，则平衡一定是向正反应方向移动的，A正确，C不正确。由于正反应是吸热反应，所以改变的体积一定是升高温度，因此在平衡移动时，正反应速率先增大后减小，B正确。在平衡移动时，逆反应速率始终是增大的，答案选AB。
点评：本题考查图象与化学平衡，明确影响化学平衡的因素及图象中量的是解答本题的关键，（3）是学生解答中的难点，要注意利用K与Q来分析平衡移动的方法。该题浓度较大，不易得分。