Question

【題目】研究氮氧化物與懸浮在大氣中海鹽粒子的相互作用時(shí)，涉及如下反應(yīng)：

2NO2(g)＋NaCl(s)NaNO3(s)＋ClNO(g)　K1　ΔH1<0 (Ⅰ)，

2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g)　K2　ΔH2<0 (Ⅱ)

(1)4NO2(g)＋2NaCl(s)2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)的平衡常數(shù)K＝________(用K1、K2表示)。

(2)為研究不同條件對(duì)反應(yīng)(Ⅱ)的影響，在恒溫下，向2 L恒容密閉容器中加入0.2 mol NO和0.1 mol Cl2，10 min時(shí)反應(yīng)(Ⅱ)達(dá)平衡。測得10 min內(nèi)v(ClNO)＝7.5×10-3 mol·L-1·min-1，則平衡后n(Cl2)＝_____________mol，NO的轉(zhuǎn)化率α1＝______________。

(3)科學(xué)家正在研究利用催化技術(shù)將超音速飛機(jī)尾氣中的NO和CO轉(zhuǎn)變成CO2和N2 ,其反應(yīng)為：2CO＋2NON2＋2CO2 ΔH<0

①在溫度和體積保持不變的條件下，能夠說明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是（________）

A.反應(yīng)混合物各組分物質(zhì)的量濃度相等

B.NO、CO、CO2、N2分子數(shù)之比為2:2:2:1

C.混合氣體的密度保持不變

D.單位時(shí)間內(nèi)消耗1molNO的同時(shí)，就有1molCO生成

②達(dá)到平衡后下列能提高NO轉(zhuǎn)化率的是（________）

A.選用更有效的催化劑B.保持容器體積不變充入氦氣增大壓強(qiáng)

C.降低反應(yīng)體系的溫度D.縮小容器的體積

③研究表明：在使用等質(zhì)量催化劑時(shí)，增大催化劑的比表面積可提高化學(xué)反應(yīng)速率.為了分別驗(yàn)證溫度、催化劑的比表面積對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響規(guī)律,某同學(xué)設(shè)計(jì)了三組實(shí)驗(yàn)，部分實(shí)驗(yàn)條件已經(jīng)填在下表中。

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	T(℃)	NO初始濃度(mol/L)	CO初始濃度(mol/L)	催化劑的比表面積(m2/g)
Ⅰ	280	1.20×10-3	5.80×10-3	82
Ⅱ	a	b	c	124
Ⅲ	350	d	e	124

表中：a=_______________，e=__________________

Answer 1

【答案】 2.5×10-2 75% D CD 280 5.80×10-3

【解析】

(1)反應(yīng)①的化學(xué)平衡常數(shù)= ，反應(yīng)②的平衡常數(shù)= ，反應(yīng)③平衡常數(shù)= ；

(2)根據(jù)轉(zhuǎn)化率相關(guān)公式求解；

(3) ①在一定條件下，當(dāng)可逆反應(yīng)的正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等時(shí)（但不為0），反應(yīng)體系中各種物質(zhì)的濃度或含量不再發(fā)生變化的狀態(tài)，稱為化學(xué)平衡狀態(tài)，以此判斷；

②提高NO轉(zhuǎn)化率也就是使平衡正向移動(dòng)。由于反應(yīng)是一個(gè)體積系數(shù)減小的可逆反應(yīng)，故加壓或縮小容器體積可以達(dá)到目的；

③在其他量相同的情況下，才能判斷變量對(duì)速率的影響，要驗(yàn)證溫度對(duì)速率的影響，催化劑的比表面積、反應(yīng)物的初始濃度等要相同；同理，驗(yàn)證催化劑的比表面積對(duì)速率的影響，溫度、反應(yīng)物的初始濃度要相同。

(1)反應(yīng)①的化學(xué)平衡常數(shù)= ，反應(yīng)②的平衡常數(shù)= ，反應(yīng)③平衡常數(shù)= ，所以計(jì)算K=；

(2)轉(zhuǎn)化的n（Cl2）=×7.5×10-3molL-1min-1×2L×10min=7.5×10-2mol，則平衡后n（Cl2）=0.1mol—7.5×10-2mol=2.5×10-2mol；轉(zhuǎn)化的n（NO）=7.5×10-3molL-1min-1×2L×10min=0.15mol，則NO的轉(zhuǎn)化率α1=0.15mol÷0.2mol×100%=75%；

(3) ①在一定條件下，當(dāng)可逆反應(yīng)的正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等時(shí)（但不為0），反應(yīng)體系中各種物質(zhì)的濃度或含量不再發(fā)生變化的狀態(tài)，稱為化學(xué)平衡狀態(tài)。

A. 反應(yīng)混合物各組分物質(zhì)的量濃度相等，不能說明各種物質(zhì)的濃度或含量不再發(fā)生變化，不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；

B. NO、CO、CO2、N2分子數(shù)之比為2:2:2:1不能說明各種物質(zhì)的濃度或含量不再發(fā)生變化，不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；

C.反應(yīng)物和生成物都是氣體，且反應(yīng)過程中氣體質(zhì)量和體積保持不變，則混合氣體的密度一直保持不變，不能說明達(dá)到平衡狀態(tài)；

D. 單位時(shí)間內(nèi)消耗1molNO的同時(shí)，就有1molCO生成，說明可逆反應(yīng)的正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等，達(dá)到平衡狀態(tài)；

故選D；

②提高NO轉(zhuǎn)化率也就是使平衡正向移動(dòng)。由于反應(yīng)是一個(gè)體積系數(shù)減小的可逆反應(yīng)，故加壓或縮小容器體積可以達(dá)到目的；該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低溫度可以使反應(yīng)正向移動(dòng)，提高NO轉(zhuǎn)化率；使用催化劑和保持容器體積不變充入氦氣增大壓強(qiáng)，平衡都不移動(dòng)，不能達(dá)到目的；故答案為CD；

③探究實(shí)驗(yàn)要保持單一變量，Ⅰ和Ⅱ催化劑的比表面積不同，則溫度應(yīng)該相等，即a=280；CO初始濃度是無關(guān)變量，三組實(shí)驗(yàn)要保持一致，故e=5.80×10-3。