Question

氮的氧化物是造成大气污染的主要物质。

(1)用活性炭还原NO的有关反应为：C(s)＋2NO(g)N₂(g)＋CO₂(g)。向恒容密闭容器中加入一定量的活性炭和NO，T℃时，各物质起始浓度及10 min和20 min各物质平衡浓度如表所示：

浓度mol/L 时间min	NO	N2	CO2
0	10	0	0
10	5	2.5	2.5
20	2	4	0.25

①在10min时，若只改变某一条件使平衡发生移动，20min时重新达到平衡，则改变的条件是____。

②在20min时，保持温度和容器体积不变再充入NO和N₂，使二者的浓度均增加至原来的两倍，此时反应v_正___v_逆（填“＞”“＜”或“＝”）。

(2)工业上由N₂、H₂来制备NH₃。不同温度下，向三个相同的容器中投入相同的反应物进行反应，测得不同温度时平衡混合物中NH₃的物质的量分数随压强增大而变化如图所示。

①M点的v_正_______Q点的v_正（填“＞”“＜”或“＝”）。

②图中三条曲线对应的温度分别为T₁、T₂、T₃，其中温度最高的是____。

③恒温恒容条件下，能说明反应N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃(g)达到平衡状态的是____（填选项字母）

A． 2v(N₂)＝v(NH₃)                B．c²(NH₃)/[c(N₂)c³(H₂)]保持不变

C．反应器中的压强不再发生变化  D．3 molH－H键断裂的同时，有2molN－H键断裂

(3)NO₂存在如下平衡：2NO₂(g)N₂O₄(g) △H＜0，在一定条件下NO₂与N₂O₄的消耗速率与各自的分压（分压＝总压×物质的量分数）有如下关系： v(NO₂)＝k₁·p²(NO₂)，v(N₂O₄)＝k₂·p(N₂O₄)，相应的速率与其分压关系如图所示。

 

一定温度下，k₁、k₂与平衡常数K_p（压力平衡常数，用平衡分压代替平衡浓度计算）间的关系是k₁＝____；在上图标出点中，指出能表示反应达到平衡状态的点是______。

Answer

分离出了产物CO2(或减小CO2的浓度) ＞ ＞ T3 BC 2k2·Kp BD

【解析】

(1)②根据浓度商Qc和平衡常数K的关系，判断平衡移动；

(2)①Q、M两点在同一等温曲线上，但M点压强高，根据压强对化学反应速率的影响作答；

②合成氨反应是气体体积减小的放热反应，根据温度对平衡的影响作答；

③反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，平衡时各物质的浓度，百分含量不变，以及由此衍生的一些物理量不变，据此判断；

(3)达到平衡时，正逆反应速率相等，满足平衡条件v(NO2)=2 v(N2O4)，即为平衡点。

(1)根据表中数据，10min改变条件后，到20min，重新达到平衡，NO的浓度减少3mol·L－1，N2的浓度增加了1.5mol·L－1，符合化学计量数之比，CO2的浓度理应增加，现在CO2的浓度减少了2.25mol·L－1，说明10min改变的条件是分离出了产物CO2(或减小CO2的浓度)；

②根据表中的数据，此温度下，该反应的平衡常数；20min时，保持温度和容器的体积不变充入NO和N2，浓度增加为原来的两倍，c(NO)=4mol·L－1，c(N2)=8mol·L－1，则此时的浓度商；Qc小于K，平衡正向移动，则v正＞v逆；

(2) 合成氨反应为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)△H＜0；

①Q、M两点在同一等温曲线上，但是M点压强高；其他条件一定时，压强越大，化学反应速率越大，因此M点的正反应速率大，则M点的v正＞Q点的v正

②合成氨反应是正向气体体积减小的放热反应，其他条件一定时，温度升高能使化学平衡逆向移动，则NH3的含量越小，根据图像可知，T1、T2、T3中温度最高的是T3；

③A．2v(N2)＝v(NH3)，不能说明正反应速率等于逆反应速率，因此不能判断该反应是否达到平衡，A不符合题意；

B．是该反应的化学平衡常数的表达式，其值不变，说明该反应达到了最大限度，故反应达到了平衡，B符合题意；

C．在恒温恒容条件下，气体的压强之比等于其物质的量之比，合成氨反应正反应是气体分子数减小的反应，若压强不变，说明气体的物质的量不变，反应达到平衡，C符合题意；

D．H－H键断开表示的是正反应速率，N－H键断裂表示逆反应速率；若反应达到平衡，断开3molH－H键的同时，应该有6molN－H键断裂，现只有2molN－H键断裂，说明反应未达到平衡，D不符合题意；

答案选BC；

(3)NO2的消耗速率表示的是正反应速率；N2O4的消耗速率表示的是逆反应速率；当反应达到平衡时，正逆反应速率相等，用不同的物质表示时，其数值之比等于计量数之比，则v(NO2)=2v(N2O4)；根据关系式，有 k1·p2(NO2)= 2k2·p(N2O4)，，该反应的平衡常数，联立两式，可得k1=2k2·Kp；

达到平衡时，v(NO2)=2v(N2O4)，B、D两点表示的速率恰好满足，因此达到平衡的点为BD。