Question

NO₂是汽車尾氣中的主要污染物之一．
（1）汽車尾氣是由發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)N2和O2反應(yīng)引起的，其能量變化示意圖如下：

①寫(xiě)出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：

 

②隨溫度升高，該反應(yīng)化學(xué)平衡常數(shù)的變化趨勢(shì)是：

 

（填“增大”、“減小”、“不變”）
（2）通過(guò)NO傳感器可監(jiān)測(cè)NO2的含量，其工作原理示意圖如下：
①Pt電極上發(fā)生的是

 

反應(yīng)（填“氧化”或“還原”）．
②寫(xiě)出NiO電極的電極反應(yīng)式：

 

（3）某研究小組在100℃時(shí)，將0.40mol的二氧化氮?dú)怏w充入2L真空的密閉容器中，每隔一段時(shí)間對(duì)該容器內(nèi)的物質(zhì)進(jìn)行分析，得到數(shù)據(jù)如表所示

時(shí)間（s）	0	20	40	60	80
n（NO2）/mol	0.40	n1	0.26	n3	n4
n（N2O4）/mol	0.00	0.05	n2	0.08	0.08

①在上述條件下的，從反應(yīng)開(kāi)始直至20s時(shí)，二氧化氮的平均反應(yīng)速率為

 

mol?L^-1
②n₃

 

n₄（填“＞”“＜”“=”），該反應(yīng)的平衡常數(shù)為

 

（保留小數(shù)點(diǎn)后一位）
③若在相同情況下，最初向該容器中充入的是四氧化二氮?dú)怏w，要達(dá)到，上述同樣的平衡狀，四氧化二氮的起始濃度是

 

mol?L^-1，
假設(shè)在80s時(shí)達(dá)到平衡，請(qǐng)?jiān)趫D中畫(huà)出并標(biāo)明該條件下此反應(yīng)中N₂O₄和NO₂的濃度隨時(shí)間變化的曲線．
④達(dá)到平衡后，如向該密閉容器中再充入0.32mol氮?dú)�，并把容器體積擴(kuò)大為4L，則平衡

 

（填“向左移動(dòng)”“向右移動(dòng)”或“不移動(dòng)”），其理由是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：熱化學(xué)方程式,原電池和電解池的工作原理,反應(yīng)速率的定量表示方法,化學(xué)平衡的影響因素

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）①根據(jù)能量變化圖計(jì)算反應(yīng)熱，反應(yīng)熱=吸收的能量-放出的能量，再根據(jù)熱化學(xué)反應(yīng)方程式的書(shū)寫(xiě)規(guī)則書(shū)寫(xiě)；
②升高溫度，平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)，根據(jù)生成物和反應(yīng)物濃度變化確定平衡常數(shù)變化；
（2）①得電子的物質(zhì)發(fā)生還原反應(yīng)；
②NiO電極上NO失電子和氧離子反應(yīng)生成二氧化氮．
（3）①根據(jù)反應(yīng)速率表達(dá)式v=

△c

△t

計(jì)算出從反應(yīng)開(kāi)始直至20s時(shí)，二氧化氮的平均反應(yīng)速率；
②根據(jù)表中的數(shù)據(jù)可以判斷60s時(shí)已經(jīng)達(dá)到了平衡狀態(tài)，據(jù)此進(jìn)行判斷n₃和n₄的大��；根據(jù)平衡常數(shù)的表達(dá)式及各組分的濃度計(jì)算出該反應(yīng)的平衡常數(shù)；
③根據(jù)等效平衡，按照計(jì)算出將二氧化氮完全轉(zhuǎn)化成四氧化二氮即可；根據(jù)二氧化氮和四氧化二氮及達(dá)到平衡時(shí)的濃度畫(huà)出反應(yīng)中N₂O₄和NO₂的濃度隨時(shí)間變化的曲線；
④根據(jù)稀有氣體不影響各組分的濃度，容器容積增大，反應(yīng)體系的儀器減小判斷．

解答： 解：（1）①該反應(yīng)中的反應(yīng)熱=（945+498）kJ/mol-2×630kJ/mol=+183kJ/mol，所以其熱化學(xué)反應(yīng)方程式為：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+183 kJ?moL^-1，
故答案為：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+183 kJ?moL^-1；
②該反應(yīng)的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，生成物濃度增大，反應(yīng)物濃度減小，所以平衡常數(shù)增大，故答案為：增大；
（2）①鉑電極上氧氣得電子生成氧離子而被還原，故答案為：還原；
②NiO電極上NO失電子和氧離子反應(yīng)生成二氧化氮，所以電極反應(yīng)式為：NO+O^2--2e^-=NO₂，故答案為：NO+O^2--2e^-=NO₂；
（3）①?gòu)姆磻?yīng)開(kāi)始直至20s時(shí)，生成的四氧化二氮的物質(zhì)的量為0.05mol，根據(jù)反應(yīng)：2NO₂?N₂O₄，消耗的二氧化氮物質(zhì)的量為：0.1mol，二氧化氮的反應(yīng)速率為：v（NO₂）=

0.01mol 2L

20s

=0.0025mol?L^-1?s^-1，
故答案為：0.0025；
②根據(jù)表中的數(shù)據(jù)可知，60s時(shí)反應(yīng)達(dá)到了平衡狀態(tài)，60s和80s時(shí)二氧化氮的物質(zhì)的量相等，即n₃=n₄，
達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，n（N₂O₄）=0.08mol，n（NO₂）=0.4mol-0.08mol×2=0.24mol，二者濃度分別為：c（N₂O₄）=

0.08mol

2L

=0.04mol/L，c（NO₂）=

0.24mol

2L

=0.12mol/L，該該反應(yīng)在該溫度下的平衡常數(shù)為：

0.04

0.122

≈2.8，
故答案為：=；2.8；
③若在相同情況下，最初向該容器中充入的是四氧化二氮?dú)怏w，要達(dá)到上述同樣的平衡狀態(tài)，說(shuō)明兩個(gè)反應(yīng)為等效平衡，根據(jù)反應(yīng)方程式，需要四氧化二氮的物質(zhì)的量為：0.40mol×

1

2

=0.20mol，c（N₂O₄）=

0.20mol

2L

=0.10mol/L，反應(yīng)開(kāi)始時(shí)，c（N₂O₄）=0.10mol/L，c（NO₂）=0，之后二氧化氮濃度逐漸增加，四氧化二氮濃度逐漸減小，達(dá)到平衡時(shí)，根據(jù)（2）可知，c（N₂O₄）=0.04mol/L，c（NO₂）=0.12mol/L，據(jù)此畫(huà)出反應(yīng)中N₂O₄和NO₂的濃度隨時(shí)間變化的曲線為：，故答案為：0.10；；
④達(dá)到平衡后，如向該密閉容器中再充入0.32mol氦氣，稀有氣體不影響各組分的濃度，由于把容器體積擴(kuò)大為4L，反應(yīng)體系的壓強(qiáng)減小，平衡向著體積增大的方向移動(dòng)，即向左移動(dòng)，
故答案為：向左移動(dòng)；氦氣不影響各組分的濃度，把容器體積擴(kuò)大為4L，反應(yīng)體系的壓強(qiáng)減小，平衡向著體積增大的方向移動(dòng)，即向左移動(dòng)．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)計(jì)量數(shù)的關(guān)系、化學(xué)平衡的影響因素、化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算等知識(shí)，題目難度中等，涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，充分考查了學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的掌握情況及靈活應(yīng)用能力．