Question

某條件下，在2L密閉容器中發生如下反應2NO₂（g）?2NO（g）+O₂（g）
在三種不同條件下進行，其中實驗Ⅰ、Ⅱ都在800℃，實驗Ⅲ在850℃，NO、O₂的起始濃度都為0，NO₂的濃度（mol?L^-1）隨時間（min）的變化如圖所示．請回答下列問題：
在2L密閉容器內，800℃時反應：2NO₂（g）?2NO（g）+O₂（g）體系中，n（NO₂）隨時間的變化如表：
（1）實驗Ⅱ隱含的反應條件是

使用了催化劑

（2）寫出該反應的平衡常數表達式：K=

c(NO)2×c(O2)

c(NO2)2

．該反應是

吸

（填“吸”或“放”）熱反應．
（3）若實驗Ⅰ中達平衡后，再向密閉容器中通入2mol由物質的量之比為1：1組成的NO₂與O₂混合氣體（保持溫度不變），則平衡將

向右

移動．
（4）若將上述第（3）題所得的平衡混和氣體通入足量的NaOH溶液中，使氣體被充分吸收．生成的產物及其物質的量為

NaNO₃、3mol

．
（5）NO₂、NO是重要的大氣污染物，近年來人們利用NH₃在一定條件下與之反應而將其轉化為無害的參與大氣循環的物質，該反應的化學方程式為

8NH₃+6NO₂=7N₂+12H₂O、6NO+4NH₃=5N₂+6H₂O

．（任寫一個）

Answer 1

分析：（1）實驗Ⅰ和實驗Ⅱ平衡時NO₂的濃度相同，但實驗Ⅱ反應速率大；
（2）化學平衡常數為生成物濃度冪之比與反應物濃度冪之比的比，由圖可知，溫度越高，平衡時NO₂的濃度越小；
（3）根據平衡常數和濃度商判斷平衡移動；
（4）極限轉化為起始量可知，NO₂的物質的量為1mol/L×2L+1mol=3mol，1molO₂，二者在溶液中反應生成HNO₃，利用N原子守恒分析；
（5）利用氧化還原反應分析發生的化學反應．

解答：解：（1）因實驗Ⅰ和實驗Ⅱ平衡時NO₂的濃度相同，但實驗Ⅱ反應速率大，則實驗Ⅱ使用了催化劑，故答案為：使用了催化劑；
（2）由反應2NO₂（g）?2NO（g）+O₂（g），則K=

c(NO)2×c(O2)

c(NO2)2

，又溫度越高，平衡時NO₂的濃度越小，則正反應為吸熱反應，故答案為：吸；
（3）實驗Ⅰ中達平衡后，c（NO₂）=0.5mol/L，
                2NO₂（g） 2NO（g）+O₂（g）
開始（mol/L）：1                    0       0
變化（mol/L）：0.5                  0.5     0.25
平衡（mol/L）：0.5                  0.5     0.25
平衡常數k=

c(NO)2×c(O2)

c(NO2)2

=0.25，
通入2mol由物質的量之比為1：1組成的NO₂與O₂混合氣體（保持溫度不變），
此時為c（NO₂）=0.5mol/L+

1mol

2L

=1mol/L，c（NO）=0.5mol/L，c（O₂）=0.25mol/L+

1mol

2L

=0.75mol/L，
濃度商為Qc=

c(NO)2×c(O2)

c(NO2)2

=

0.52×0.75

12

=0.1825＜0.25，平衡向右移動，
故答案為：向右；
（4）極限轉化為起始量可知，NO₂的物質的量為1mol/L×2L+1mol=3mol，1molO₂，二者在溶液中反應生成HNO₃，硝酸與NaOH反應生成NaNO₃，
由N原子守恒可知，NO₂～NaNO₃，所以得到NaNO₃的物質的量為3mol，故答案為：NaNO₃、3mol；      
（5）因氨氣具有還原性，NO₂、NO具有氧化性，由氧化還原反應轉化為無毒的氮氣可排放在環境中，氧化還原反應為8NH₃+6NO₂=7N₂+12H₂O、6NO+4NH₃=5N₂+6H₂O，
故答案為：8NH₃+6NO₂=7N₂+12H₂O、6NO+4NH₃=5N₂+6H₂O．

點評：本題考查圖象與化學平衡，明確影響化學平衡的因素及圖象中量的是解答本題的關鍵，（4）是學生解答中的難點，注意利用K與Q來分析平衡移動的方法．