问题详情:
在一个容积不变的密闭容器中,发生反应:2NO(g)+O2(g)═2NO2(g)
(1)当n(NO):n(O2)=4:1时,O2的转化率随时间的变化关系如图1所示.
①A点的逆反应速率v逆 (O2) B点的正反应速率v正(O2)(填“大于”、“小于”或“等于”).
②NO的平衡转化率为 ;当达到B点后往容器中再以4:1加入些NO和 O2,当达到新平衡时,则NO的百分含量 B点NO的百分含量(填“大于”、“小于”或“等于”).
③到达B点后,下列关系正确的是
A.容器内气体颜*不再变化 B.v正(NO)=2v正(O2)
C.气体平均摩尔质量在此条件下达到最大 D.容器内气体密度不再变化
(2)在图2中出现的所有物质都为气体,分析图2,可推测:4NO(g)+3O2(g)═2N2O5(g)△H=
(3)降低温度,NO2(g)将转化为N2O4(g),以N2O4、O2、熔融NaNO3组成的燃料电池装置如图3所示,在使用过程中石墨I电极反应生成一种氧化物Y,Y为 ,有关石墨I电极反应式可表示为: .
【回答】
【考点】化学平衡的影响因素;原电池和电解池的工作原理.
【专题】化学平衡专题;电化学专题.
【分析】(1)①A到B点氧气的转化率增大,说明反应正向进行;
②平衡时压强转化率为60%,当n(NO):n(O2)=4:1时设NO为4,O2为1,结合化学平衡三行计算得到;当达到B点后往容器中再以4:1加入些NO和 O2,相当于中等容器中气体压强,平衡正向进行;
③到达B点即达到平衡状态,正逆反应速率相同,各组分含量保持不变;
(2)依据图象分别写出对应反应的热化学方程式,结合盖斯定律计算4NO(g)+3O2(g)═2N2O5(g)反应的焓变;
(3)燃料原电池中,负极上燃料失电子发生氧化反应;先根据化合价判断生成氧化物N2O5的电极,再根据离子的放电顺序写出电极反应式.
【解答】解:(1)①A到B点氧气的转化率增大,说明反应正向进行,A点的逆反应速率v逆 (O2)小于B点的正反应速率v正(O2),
故*为:小于;
②平衡时压强转化率为60%,当n(NO):n(O2)=4:1时设NO为4,O2为1,则转化的氧气为0.6,结合化学平衡三行计算,
2NO(g)+O2(g)═2NO2(g)
起始量 4 1 0
变化量 1.2 0.6 1.2
平衡量 2.8 0.4 1.2
NO的平衡转化率×100%=30%,
当达到B点后往容器中再以4:1加入些NO和 O2,相当于中等容器中气体压强,平衡正向进行,一氧化氮百分含量减小,NO的百分含量小于B点NO的百分含量,
故*为:30%,小于;
③2NO(g)+O2(g)═2NO2(g)反应是气体体积进行的放热反应,
A.容器内气体颜*不再变化,说明二氧化氮浓度不变,反应达到平衡状态,故A正确;
B.速率之比等于化学方程式计量数之比为正反应速率之比,反应达到平衡状态v正(NO)=2v正(O2),故B正确;
C.达到平衡状态气体质量不变,物质的量不变,气体平均摩尔质量在此条件下达到最大,故C正确;
D.达到平衡状态,容器内气体密度不再变化,故D正确;
故*为:ABCD;
(2)热化学方程式为①NO(g)+O2(g)=NO2(g)△H=143KJ/mol﹣287KJ/mol=﹣144KJ/mol,
②4NO2(g)+O2(g)=2N2O5(g)△H=(372﹣583)KJ/mol=﹣211KJ/mol,
依据盖斯定律计算①×4+②得到4NO(g)+3O2(g)═2N2O5(g)△H=﹣787kJ/mol,
故*为:﹣787kJ/mol;
(3)以N2O4、O2、熔融NaNO3组成的燃料电池装置如下图所示,在使用过程中石墨I电极反应生成一种氧化物Y,N2O4在负极失电子发生氧化反应,元素化合价升高为+5价,氧化物为N2O5,反应的电极反应为:N2O4+2NO3﹣﹣2e﹣=2 N2O5,
故*为:N2O5,N2O4+2NO3﹣﹣2e﹣=2 N2O5.
【点评】本题考查了图象分析、化学平衡影响因素、平衡标志的判断、平衡计算、热化学方程式书写、原电池原理等知识点,掌握基础是解题关键,题目难度中等.
知识点:化学平衡
题型:填空题