Question

【題目】研究含氮污染物的治理是環(huán)保的一項重要工作。合理應(yīng)用和處理氮的化合物，在生產(chǎn)生活中有重要意義。

I．污染物SO2、NOx經(jīng)O2預(yù)處理后用CaSO3懸濁液吸收，可減少尾氣中SO2、NOx的含量。T℃時，O2氧化煙氣中SO2、NOx的主要反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：

(1) T℃時，反應(yīng)3NO(g)+O3(g)3NO2（g）的△H= kJ·mol－1。

(2) T℃時，將0.6 mol NO和0.2 molO3氣體充入到2L固定容積的恒溫密閉容器中，NO的濃度隨反應(yīng)時間的變化如圖1所示。

① T℃時，反應(yīng)3NO(g) +O3 (g) 3NO2 (g)的平衡常數(shù)K= 。

② 不能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的是 （填寫字母）。

A．氣體顏色不再改變 B．氣體的平均摩爾質(zhì)量不再改變

C．氣體的密度不再改變 D．單位時間內(nèi)生成O3和NO2物質(zhì)的量之比為1∶3

II．NO2的二聚體N2O4是火箭中常用氧化劑。完成下列問題：

(3) 如圖2所示，A是由導(dǎo)熱材料制成的恒容密閉容器，B是一耐化學(xué)腐蝕且易于傳熱的透明氣囊。關(guān)閉K2，將各1 molNO2通過K1、K3分別充入真空A、B中，反應(yīng)起始時A、B的體積相同均為aL（忽略導(dǎo)管中的氣體體積）。

① 容器A中到達平衡所需時間ts，達到平衡后容器內(nèi)壓強為起始壓強的0.8倍，則平均化學(xué)反應(yīng)速率v(NO2)= 。

② 平衡后在A容器中再充入0.5 mol N2O4，則重新到達平衡后，平衡混合氣中NO2的體積分數(shù)（填“變大”、“變小”或“不變”） 。

③ 在②平衡后，打開K2，重新到達新平衡，B氣囊的體積為0.8aL，則在打開K2之前，氣囊B的體積為 L。

Answer 1

【答案】（14分）

（1）－317.1 （2 分）

（2）①240（或240 L·mol－1）（3分） ② C （2分）

（3）① mol·L－1·s－1 (3分) ②變小 (2分) ③0.6a （2分）

【解析】

試題分析：Ⅰ．（1）①NO（g）+O3（g）NO2（g）+O2（g）△H=-200.9kJ．mol-1

②2NO（g）+O2（g）2NO2（g）△H=-116.2kJ．mol-1

①+②得到T℃時，反應(yīng)3NO （g）+O3（g）3NO2（g）的△H=-317.1KJ/mol，

故答案為：-317.1；

（2）①T℃時，將0.6mol NO和0.2molO3氣體充入到2L固定容積的恒溫密閉容器中，圖象分析可知平衡狀態(tài)NO濃度為0.1mol/L，10min達到平衡，

3NO （g）+O3（g）3NO2（g）

起始量（mol/L） 0.3 0.1 0

變化量（mol/L） 0.2 0.2/3 0.2

平衡量（mol/L） 0.1 0.1/3 0.2

②反應(yīng)3NO （g）+O3（g）3NO2（g）的△H=-317.1KJ/mol，反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng)，

A．氣體顏色不再改變，說明二氧化氮濃度不變，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故A不符合；

B．反應(yīng)前后氣體質(zhì)量不變，物質(zhì)的量變化，當(dāng)氣體的平均摩爾質(zhì)量不再改變說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故B不符合；

C．氣體質(zhì)量和體積不變，氣體的密度始終不改變，不能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故C符合；

D．反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式計量數(shù)之比為正反應(yīng)速率之比，當(dāng)單位時間內(nèi)生成O3和NO2物質(zhì)的量之比為1：3，表明正逆反應(yīng)速率相同，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故D不符合；

故答案為：C；

Ⅱ．（3）①關(guān)閉K2，將各1molNO2通過K1、K3分別充入真空A、B中，反應(yīng)起始時A、B的體積相同均為aL，若容器A中到達平衡所需時間ts，達到平衡后容器內(nèi)壓強為起始壓強的0.8倍，設(shè)生成四氧化二氮為x

2NO2（g）N2O4（g）

起始量 1 0

變化量 2x x

平衡量 1-2x x

1-2x+x=0.8×1

x=0.2mol

則平均化學(xué)反應(yīng)速率v（NO2）=

②若平衡后在A容器中再充入0.5mol N2O4，相當(dāng)于中等壓強，平衡正向進行，則重新到達平衡后，平衡混合氣中NO2的體積分數(shù)變小，故答案為：變�。�③打開K2，則相當(dāng)于是在等溫等壓時的平衡，因此平衡時等效的．由于此時反應(yīng)物的物質(zhì)的量是B中的三倍，所以打開K2之前，氣球B體積為（aL+0.8aL）÷3=0.6aL。