Question

在容积为2L的密闭容器中，保持体系内温度800℃不变，将一定量的NO和O₂混合发生反应：2NO＋O₂2NO₂，其中NO的物质的量(n)随时间(t)的变化关系如图所示。请回答下列问题。

（1）30s时反应达到平衡，用O₂表示达到平衡过程的平均反应速率为__，图像中曲线_(选填“Ⅰ”或“Ⅱ”)表示NO₂的变化。由图像中曲线和数据变化，能否计算该温度下的平衡常数：___(填“能”或“不能”)。

（2）若升高反应体系的温度，使反应重新达到平衡，此时体系中n(NO)=n(NO₂)，则该反应是___热反应(选填“吸”或“放”)。

（3）在800℃时，若缩小容器的体积，达新平衡时n(NO)__(选填“>”、“＝”或“<”)0.07mol，NO的转化率__(选填“增大”、“不变”或“减小”)。

（4）上述800℃时的反应达到平衡时测得放出热量akJ。试写出在此条件下NO与氧气反应的热化学方程式__。

Answer

0.0011mol·L-1·s-1 Ⅰ 不能 放 < 增大 )2NO(g)＋O2(g)2NO2(g) ΔH＝－15.4akJ·mol-1

【解析】

（1）根据图象中NO的物质的量变化，求出浓度变化和反应速率，再根据方程式中计量数关系求出v(O2)；曲线Ⅰ表示的物质的量增大是生成物，曲线Ⅱ表示的物质的量减小是反应物；由于缺少平衡时氧气的浓度，所以不能计算平衡常数；

（2）根据氮元素守恒，当n(NO)=n(NO2)时，n(NO)=n(NO2)=0.1mol，依此判断平衡移动和反应热；

（3）缩小容器体积，压强增大，据此判断平衡移动；

（4）根据参加反应的NO的量和放出的热量，求出2molNO完全反应放出的热量，然后写出热化学方程式。

（1）由图象可知平衡时转化的NO为：n(NO)=0.2−0.07mol=0.13mol，则v(NO)= ≈0.0022mol⋅L-1⋅s-1，所以v(O2)=0.0011 mol⋅L-1⋅s-1；曲线Ⅰ表示的物质的量增大是生成物，曲线Ⅱ表示的物质的量减小是反应物，所以曲线I表示NO2的变化，因为由于氧气的起始浓度不知，所以无法求出平衡时氧气的浓度，所以不能计算平衡常数，

故答案为：0.0022 mol⋅L-1⋅s-1；I；不能；

（2）根据氮元素守恒，当n(NO)=n(NO2)时，n(NO)=n(NO2)=0.1mol，与图中的平衡比较，NO物质的量增加了，所以升高温度平衡向逆反应方向移动，故正反应为放热反应，

故答案为：放；

（3）缩小容器体积，压强增大，平衡向正反应方向移动，所以NO的物质的量减少，即达新平衡时n(NO)<0.07mol；平衡向正反应方向移动，则NO转化率增大，

故答案为：<；增大；

（4）已知加入的NO的物质的量为0.20mol，但参加反应的只有0.13mol，则2molNO完全反应放出的热量为：=15.4akJ，故该反应的热化学方程式为2NO(g)+O2(g)2NO2(g) =−15.4akJ⋅mol−1，

故答案为：2NO(g)+O2(g)2NO2(g) =−15.4akJ⋅mol−1。