Question

NO₂和N₂O₄之间发生反应：N₂O₄2NO₂，一定温度下，体积为2L的密闭容器中，各物质的物质的量随时间变化的关系如图所示。

(1)曲线_______(填“A”或“B”)表示NO₂的物质的量随时间的变化曲线。在0到1min中内用A表示该反应的速率是______，该反应达最大限度时B的转化率___。

(2)若上述反应在甲、乙两个相同容器内同时进行，分别测得甲中 v(NO₂)＝0.3 mol·L^－1·min^－1，乙中v(N₂O₄)＝0.2 mol·L^－1·min^－1，则__________中反应更快。

(3)下列描述能表示反应达平衡状态的是____。

A 容器中A与B的物质的量相等   

B 容器内气体的颜色不再改变

C 2v(A)＝v(B) 

D 容器内气体的平均相对分子质量不再改变

E 容器内气体的密度不再发生变化

(4)NO₂、O₂和熔融NaNO₃可制作燃料电池，其原理如图，该电池在使用过程中石墨Ⅱ电极上生成氧化物Y(N₂O₅)，则石墨I电极是_______(填“正极”或“负极”)，石墨Ⅱ的电极反应式为____。

Answer

B 0.1mol·L－1·min－1 60% 乙 BD 正极 NO2-e-+NO=N2O5

【解析】

(1)根据图知，1min时△n(A)=(0.6-0.4)mol=0.2mol、△n(B)=(1.0-0.6)mol=0.4mol，所以A、B的化学计量数之比为0.2mol：0.4mol=1：2，根据反应N2O4(g)⇌2NO2(g)可知，曲线B表示NO2的物质的量随时间变化关系曲线；在0到1min中内用A表示该反应的速率为：v(A)==0.1mol/(L•min)；据图可知2min后各物质的物质的量不再改变，反应达到最大限度，此时B的物质的量为0.4mol，则B的转化率为：×100%=60%；

(2)若上述反应在甲、乙两个相同容器内同时进行，分别测得甲中v(NO2)=0.3mol•L-1•min-1，乙中v(N2O4)=0.2mol•L-1•min-1，相当于v(NO2)=0.4mol•L-1•min-1，所以乙中反应更快；

(3)A．容器中A与B的物质的量相等，无法判断各组分的浓度是否继续变化，则无法判断平衡状态，故A不选；

B．容器内气体的颜色不再改变，则二氧化氮浓度不变，能够说明该反应达到平衡状态，故B选；

C．2v(A)=v(B)，没有指出正逆反应速率，无法判断平衡状态，故C不选；

D．该反应为气体体积增大的反应，而气体总质量不变，则混合气体的平均相对分子量为变量，当容器内气体的平均相对分子质量不再改变时，表明正逆反应速率相等，达到平衡状态，故D选；

E．反应前后气体的总质量不变，容器的体积不变，该反应中混合气体密度为定值，不能根据容器内气体的密度判断平衡状态，故E不选；

故答案为：BD；

(4)由题意，NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料电池，燃料电池中，通入燃料的一极为负极，通入氧气的一极为正极，则石墨Ⅰ正极，石墨Ⅱ作负极，NO2在石墨Ⅱ电极上生成氧化物Y(N2O5)，电解质为熔融硝酸钠，所以负极电极反应式为：NO2-e-+NO=N2O5。