解题思路:(1)可逆反应到达平衡时,正逆速率相等,反应混合物各组分的浓度、含量不变,由此衍生的一些其它物理量不变,据此判断;
(2)实验Ⅱ和实验I相比,反应都从浓度为1.0mol/LNO2的分解开始建立平衡,温度相同,平衡时NO2的浓度相同,到达平衡的时间实验Ⅱ比实验I少,只能是实验Ⅱ使用催化剂;
对比实验Ⅰ和Ⅲ,实验Ⅲ温度升高,平衡时二氧化氮的浓度减少,平衡向正反应进行,升高温度平衡向吸热方向移动,平衡常数增大;
(3)升高温度到达平衡时间缩短,结合该反应的热效应判断升高温度对平衡的影响,确定升高温度平衡时NO的体积分数变化,据此作图;
(4)根据平衡常数和浓度商判断平衡移动,若平衡不移动根据定义计算新平衡时NO2的物质的量浓度,若平衡移动根据平衡常数计算新平衡时NO2的物质的量浓度;
(5)根据原子守恒实验Ⅲ所得的平衡混和气体通入足量的水中,欲使气体被完全吸收所需的氧气为NO2不分解时被水完全吸收所需要的氧气.
(1)A.到达平衡状态时,不同物质表示的正、逆速率之比等于化学计量数之比,2v正(NO2)=v逆(O2),即v正(NO2):v逆(O2)=1:2,不等于化学计量数之比2:1,逆反应速率较大,反应向逆反应进行,故A错误;
B.速率之比等于化学计量数之比,故B正确;
C.气体的颜色不发生变化,说明二氧化氮的浓度不再变化,可能反应到达平衡状态,故C正确;
D.混合气体的总质量不变,容器体积不变,混合气体的密度始终不变,故D正确;
E.可逆反应是动态平衡,平衡时反应没有停止,故E错误;
故答案为:BCD;
(2)A.实验Ⅱ和实验I相比,反应都从浓度为1.0mol/LNO2的分解开始建立平衡,温度相同,平衡时NO2的浓度相同,到达平衡的时间实验Ⅱ比实验I少,即条件改变只加快反应速率,不影响平衡移动,反应前后为气体体积减小的反应,故只能是实验Ⅱ使用催化剂,故A错误,
B.由A分析可知,实验Ⅱ使用催化剂,故B正确;
C.对比实验Ⅰ和Ⅲ,实验Ⅲ温度升高,平衡时二氧化氮的浓度减少,平衡向正反应进行,所以实验Ⅲ平衡常数更大,故C错误;
D.对比实验Ⅰ和Ⅲ,实验Ⅲ温度升高,平衡时二氧化氮的浓度减少,平衡向正反应进行,升高温度平衡向吸热方向移动,所以正反应为吸热反应,故D正确;
故答案为:BD;
(3)升高温度到达平衡时间缩短,该反应正反应为吸热反应,升高温度平衡向正反应移动,平衡时NO的体积分数变化增大,故在T2℃时( T2>T1)时的NO体积分数随时t的变化曲线为:
,
故答案为:
;
(4)实验Ⅰ中达平衡后,c(NO2)=0.5mol/L,则:
2NO2(g)
2NO(g)+O2(g)
开始(mol/L):1 00
变化(mol/L):0.5 0.5 0.25
平衡(mol/L):0.5 0.5 0.25
平衡常数k=
0.25×0.52
0.52=0.25,
通入2mol由物质的量之比为1:1组成的NO2与NO混合气体(保持温度不变),此时为c(NO2)=0.5mol/L+[1mol/2L]=1mol/L,c(NO)=0.5mol/L+[1mol/2L]=1mol/L,c(O2)=0.25mol/L,
浓度商为Qc=
0.25×12
12=0.25,等于平衡常数,所以平衡不移动;NO2的物质的量浓度为 1mol/L,
故答案为:不;1mol/L;
(5)由4NO2+O2 +2H2O=4HNO3,可知需要n(O2)=[1/4]n(NO2)=[1/4]×1mol/L×2L=0.5mol,所以需要氧气的最小体积为0.5mol×22.4L/mol=11.2L,需要空气的体积为11.2L÷[1/5]=56L,
故答案为:56.
点评:
本题考点: 化学平衡的影响因素;化学平衡状态的判断.
考点点评: 本题考查化学平衡图象、化学平衡影响因素、化学平衡常数、化学平衡的计算、读图提取信息能力,难度中等,是对学生综合能力的考查,(4)为易错点,注意利用平衡常数的应用.