Question

20．2L密闭容器中，有下列反应体系：2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）．
（1）将amolNO和bmolO₂发生反应，要使反应达到平衡后反应物的物质的量和生成物的物质的量相等，则$\frac{a}{b}$的取值范围是c．
a．0＜$\frac{a}{b}$＜$\frac{2}{3}$     b．$\frac{2}{3}$＜$\frac{a}{b}$＜$\frac{1}{1}$     c．$\frac{2}{3}$＜$\frac{a}{b}$＜$\frac{4}{1}$      d．1＜$\frac{a}{b}$＜$\frac{5}{4}$
（2）某温度时，按物质的量比2：1充入NO和O₂开始反应，n（NO）随时间的变化如表：

时间（s）	0	1	2	3	4	5
n（NO）（mol）	0.020	0.010	0.008	0.007	0.007	0.007

写出该反应的平衡常数表达式：K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）×c（{O}_{2}）}$．0--1s内以O₂浓度变化表示的正反应速率大于0--5s内以NO浓度变化表示的正反应速率（选填“小于”、“大于”、“等于”、“无法确定”）．
（3）能说明该反应已达到平衡状态的是abc．
a．气体颜色不再变化                       b．容器内压强保持不变
c．υ_逆（NO）=2υ_正（O₂）                  　d．容器内密度保持不变
（4）已知：K_300℃＞K_350℃，能使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的是c．
a．及时分离出NO₂气体              b．适当升高温度
c．增大O₂的浓度                   d．选择高效催化剂．

Answer 1

分析 （1）假设转化的氧气为xmol，则：
           2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）
起始量（mol）：a       b       0
转化量（mol）：2x      x       2x
平衡量（mol）：a-2x    b-x     2x
则a-2x+b-x=2x，即a+b=5x，结合x＜b及2x＜a进行解答；
（2）化学平衡常数是指：一定温度下，可逆反应到达平衡时，生成物的浓度系数次幂之积与反应物的浓度系数次幂之积的比；
根据v=$\frac{△c}{△t}$计算0～1s内v（NO），再利用速率之比等于化学计量数之比计算0～1s内v（O₂），根据v=$\frac{△c}{△t}$计算0～5s内v（NO），然后进行比较判断；
（3）可逆反应到达平衡时，同种物质的正逆速率相等，各组分的浓度、含量保持不变，由此衍生的其它一些量不变，判断平衡的物理量应随反应进行发生变化，该物理量由变化到不变化说明到达平衡；
（4）已知：K_300℃＞K_350℃，说明升高温度平衡常数减小，平衡逆向移动，增大反应物浓度、使用催化剂均可以加快反应速率，增大反应物浓度，平衡正向移动，但使用催化剂不影响平衡移动，分离出生成物，使平衡正向移动，但反应速率会减慢．

解答 解：（1）假设转化的氧气为xmol，则：
           2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）
起始量（mol）：a       b       0
转化量（mol）：2x      x       2x
平衡量（mol）：a-2x    b-x     2x
则a-2x+b-x=2x，即a+b=5x，由于x＜b，联立可得$\frac{a}{b}$＜$\frac{4}{1}$，又由于2x＜a，联立可得$\frac{a}{b}$＞$\frac{2}{3}$，故$\frac{2}{3}$＜$\frac{a}{b}$＜$\frac{4}{1}$，
故选：c；
（2）2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）的平衡常数表达式K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）×c（{O}_{2}）}$；
0～1s内v（NO）=$\frac{\frac{（0.02-0.01）mol}{2L}}{1s}$=0.005mol/（L．s），速率之比等于化学计量数之比，则0～1s内v（O₂）=$\frac{1}{2}$v（NO）=0.0025mol/（L．s），0～5s内v（NO）=$\frac{\frac{（0.02-0.007）mol}{2L}}{5s}$=0.0013mol/（L．s），故0～1s内以O₂浓度变化表示的正反应速率大于0～5s内以NO浓度变化表示的正反应速率，
故答案为：$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）×c（{O}_{2}）}$；大于；
（3）a．气体颜色不再变化，说明二氧化氮的浓度不变，反应到达平衡，故a正确；
b．随反应进行容器内混合气体物质的量不变，容器内压强发生变化，容器内压强保持不变，说明到达平衡，故b正确；
c．由于υ_逆（NO）=2υ_逆（O₂），而υ_逆（NO）=2υ_正（O₂），则υ_逆（O₂）=υ_正（O₂），反应到达平衡，故c正确；
d．混合气体总质量不变，容器容积不变，容器内密度始终保持不变，故d错误，
故选：abc；
（4）a．及时分离出NO₂气体，平衡正向移动，但反应速率会减慢，故a错误；
b．适当升高温度，反应速率加快，由K_300℃＞K_350℃，说明升高温度平衡常数减小，平衡逆向移动，故b错误；
c．增大O₂的浓度，反应速率加快，平衡正向移动，故c正确；
d．选择高效催化剂，加快反应速率，但不影响平衡移动，故d错误，
故选：c．

点评 本题考查化学平衡计算与影响因素、反应速率计算、平衡状态判断等，（1）中注意充分利用可逆反应不能完全反应进行分析解答，难度中等．