一定条件下,在体积为3 L的密闭容器中,一氧化碳与氢气反应生成甲醇(催化剂为Cu2O/ZnO):CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)
根据题意完成下列各小题:
(1)反应达到平衡时,平衡常数表达式K=_______ ,升高温度,K值_______ (填“增大”、“减小”、“不变”)。
(2)在500℃,从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率v(H2)=_______ 。(用上图中出现的字母表示)
(3)在其他条件不变的情况下,对处于E点的体系体积压缩到原来的1/2,下列有关该体系的说法正确的是_______ 。
a.氢气的浓度减小 b.正反应速率加快,逆反应速率也加快
c.甲醇的物质的量增加 d.重新平衡时n(H2)/n(CH3OH)增大
(4)据研究,反应过程中起催化作用的为Cu2O,反应体系中含少量CO2有利于维持催化剂Cu2O的量不变,原因是:_______ (用化学方程式表示)。
(5)能源问题是人类社会面临的重大课题,甲醇是未来的重要的能源物质。常温下,1g甲醇完全燃烧生成液态水时放出22. 7kJ的能量,写出甲醇燃烧热的热化学方程式_______ 。
根据题意完成下列各小题:
(1)反应达到平衡时,平衡常数表达式K=
(2)在500℃,从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率v(H2)=
(3)在其他条件不变的情况下,对处于E点的体系体积压缩到原来的1/2,下列有关该体系的说法正确的是
a.氢气的浓度减小 b.正反应速率加快,逆反应速率也加快
c.甲醇的物质的量增加 d.重新平衡时n(H2)/n(CH3OH)增大
(4)据研究,反应过程中起催化作用的为Cu2O,反应体系中含少量CO2有利于维持催化剂Cu2O的量不变,原因是:
(5)能源问题是人类社会面临的重大课题,甲醇是未来的重要的能源物质。常温下,1g甲醇完全燃烧生成液态水时放出22. 7kJ的能量,写出甲醇燃烧热的热化学方程式
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更新时间:2019-01-30 18:14:09
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解答题-原理综合题
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(0.65)
解题方法
【推荐1】工业上利用C2H2制取C2H4的反应为C2H2(g)+H2(g)C2H4(g) △H。回答下列问题:
(1)H2可通过反应CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)获取。T℃时,向2L恒容密闭容器中充入1.2mol水蒸气和1.2molCH4(g),经过2min反应达平衡,平衡后测得CO的浓度为0.3mol•L-1,则0~2min内H2的平均反应速率为______ ,平衡时CH4的转化率为______ 。
(2)对于反应C2H2(g)+H2(g)C2H4(g),其他条件一定时,温度、压强对平衡时混合气体中C2H4体积分数的影响如图所示。
①该反应为______ 反应(填“吸热”或“放热”),压强:p1______ p2(填“>”“=”或“<”)。
②Q、M、N三点的平衡常数KQ、KM、KN的大小关系为______ 。
(3)对于反应C2H2(g)+H2(g)C2H4(g),为了增大反应速率,且增大H2的平衡转化率,下列措施一定可行的是_____ (填字母)。
a.降低温度 b.使用合适的催化剂
c.缩小容器容积 d.减小原料气中的比值
(1)H2可通过反应CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)获取。T℃时,向2L恒容密闭容器中充入1.2mol水蒸气和1.2molCH4(g),经过2min反应达平衡,平衡后测得CO的浓度为0.3mol•L-1,则0~2min内H2的平均反应速率为
(2)对于反应C2H2(g)+H2(g)C2H4(g),其他条件一定时,温度、压强对平衡时混合气体中C2H4体积分数的影响如图所示。
①该反应为
②Q、M、N三点的平衡常数KQ、KM、KN的大小关系为
(3)对于反应C2H2(g)+H2(g)C2H4(g),为了增大反应速率,且增大H2的平衡转化率,下列措施一定可行的是
a.降低温度 b.使用合适的催化剂
c.缩小容器容积 d.减小原料气中的比值
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(0.65)
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【推荐2】合成氨原料之一的氢气可通过如下反应得到:,1mol甲烷和1mol水蒸气的总能量小于1mol一氧化碳和3mol氢气的总能量。
(1)是一个_____ (填“放热”或“吸热”)反应。
(2)在2L体积不变的密闭容器中进行反应,测得的物质的量浓度随反应时间的变化如图所示,反应进行到5min时,生成的CO的物质的量为_____ ,以表示的平均反应速率为_____ 。此时,若再加入,则化学平衡将向_____ 反应方向移动,过程中正反应速率的变化为_____ 。
(3)如图所示,上述反应进行到10min时,改变外界条件导致如图所示的变化,则所改变的条件可能是_____ 。
(4)工业上合成氨气的另一原料氮气是空气的主要成分,汽车发动机工作时会引发和反应,生成等污染大气,其中生成NO的能量变化如图甲所示,则图中三种分子最稳定的是_____ (写化学式)。若反应生成2molNO气体_____ (选“吸收”或“放出”)_____ kJ热量。
(1)是一个
(2)在2L体积不变的密闭容器中进行反应,测得的物质的量浓度随反应时间的变化如图所示,反应进行到5min时,生成的CO的物质的量为
(3)如图所示,上述反应进行到10min时,改变外界条件导致如图所示的变化,则所改变的条件可能是
(4)工业上合成氨气的另一原料氮气是空气的主要成分,汽车发动机工作时会引发和反应,生成等污染大气,其中生成NO的能量变化如图甲所示,则图中三种分子最稳定的是
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解答题-原理综合题
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(0.65)
【推荐3】在硫酸工业中,通过下列反应使SO2氧化为SO3:2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g) △H=-196.6kJ/mol。其实验数据如下:
(1)应选用的温度是_______ 左右,应选用的压强约是_______ 。
(2)实际生产中原料气含SO2为7%(体积分数)、O2为11%。O2相对过量的理由是_______ 。
(3)尾气中SO2必须回收的主要原因是_______ 。
(4)分别在不同温度T1°C、T2°C以及起始压力为0.10MPa下,向恒容容器中通入SO2和O2[其中n(SO2):n(O2)=2:1],测得容器内总压强随时间变化如图所示。
①其他条件不变时,A、B两点的v逆较大者为_______ 。
②B点的分压平衡常数Kp=_______ (答计算结果。分压=总压×物质的量分数)。
③必须在高温下才能启动,原因是_______ 。
④下列措施能提高SO2转化效率的是_______
A.适当减压
B.增大催化剂的比表面积
C.合理控制反应器中气体的流速
D.反应器前段加热,后段冷却
(5)若向恒容恒温容器(1.00L)中各加入2.00molSO2、3.00molO2,测得反应过程中容器内n(SO2)随时间变化关系如下:
a值最可能是_______ 。
温度 | 不同压强下SO2的平衡转化率 | ||||
0.1MPa | 0.5MPa | 1MPa | 5MPa | 10MPa | |
450°C | 97.5 | 98.9 | 99.2 | 99.6 | 99.7 |
550°C | 85.6 | 92.9 | 94.9 | 97.7 | 98.3 |
(1)应选用的温度是
(2)实际生产中原料气含SO2为7%(体积分数)、O2为11%。O2相对过量的理由是
(3)尾气中SO2必须回收的主要原因是
(4)分别在不同温度T1°C、T2°C以及起始压力为0.10MPa下,向恒容容器中通入SO2和O2[其中n(SO2):n(O2)=2:1],测得容器内总压强随时间变化如图所示。
①其他条件不变时,A、B两点的v逆较大者为
②B点的分压平衡常数Kp=
③必须在高温下才能启动,原因是
④下列措施能提高SO2转化效率的是
A.适当减压
B.增大催化剂的比表面积
C.合理控制反应器中气体的流速
D.反应器前段加热,后段冷却
(5)若向恒容恒温容器(1.00L)中各加入2.00molSO2、3.00molO2,测得反应过程中容器内n(SO2)随时间变化关系如下:
t/min | 0 | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 |
n(SO2)/mol | 2.00 | 1.60 | 1.40 | a | 1.25 | 1.225 | 1.225 |
a值最可能是
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解答题-原理综合题
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解题方法
【推荐1】(一)2021年度中国科学十大进展之一就是人工淀粉合成途径的研究,其关键步骤之一就是利用CO2合成出有机小分子。这将有利于我国实现碳达峰碳中和,有利于建设友好型社会。如CO2可与H2生成CH4:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)。
(1)写出该反应的平衡常数表达式K=_______ 。
(2)在恒温(T>100℃)恒容装置中进行该反应,能判断反应已达平衡状态的是_______。
(3)将1mol CO2和4mol H2置于体积为2L的密闭容器中发生反应,测得H2O(g)的物质的量分数与温度的关系如图所示,该反应的平衡常数K随温度升高而_______ (填“增大”或“减小”)。
(4)下列措施有利于提高反应中CO2的平衡转化率的是_______。
(二)我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催化反应历程。该历程示意图如下:
(5)①、②与过滤态三种物质中,最不稳定的是_______ ;①转化为②过程中_______ (选填“吸收”或“放出”)能量。
(6)25℃时,100kPa下,CH4(g)、CH3COOH(l)的燃烧热分别-893kJ·mol-1、-870kJ·mol-1,计算转化反应CO2(g)+CH4(g)=CH3COOH(l)的焓变_______ kJ·mol-1。该转化反应的熵变_______ 0(填“>”“<”或“=”),对该转化反应自发性的判断正确的是_______ (单选)。
A. 高温下自发 B. 低温下自发 C. 始终自发 D. 始终不自发
(1)写出该反应的平衡常数表达式K=
(2)在恒温(T>100℃)恒容装置中进行该反应,能判断反应已达平衡状态的是_______。
A.混合气体密度不再改变 | B.混合气体压强不再改变 |
C.混合气体平均摩尔质量不再改变 | D.n(CO2):n(H2)=1:4 |
(4)下列措施有利于提高反应中CO2的平衡转化率的是_______。
A.使用催化剂 | B.加压 |
C.升高温度 | D.增大初始投料比n(CO2)/n(H2) |
(二)我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催化反应历程。该历程示意图如下:
(5)①、②与过滤态三种物质中,最不稳定的是
(6)25℃时,100kPa下,CH4(g)、CH3COOH(l)的燃烧热分别-893kJ·mol-1、-870kJ·mol-1,计算转化反应CO2(g)+CH4(g)=CH3COOH(l)的焓变
A. 高温下自发 B. 低温下自发 C. 始终自发 D. 始终不自发
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解答题-无机推断题
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【推荐2】物质A~G是中学化学中常见的物质,这些物质有如图所示的转化关系(部分反应物、生成物没有列出)。其中A、B、F含有一种相同的元素,C、D、G含有一种相同的元素,F具有磁性,G为黑色非金属单质。
(1)物质A溶解于盐酸,然后加入KSCN溶液,溶液不变色,再滴加几滴氯水,溶液变为血红色,由此推知A的化学式为__________ 。
(2)反应③的化学方程式是_______________________ 。
(3)写出下列物质的化学式:E__________ 、F__________ 。
(4)若C是一种气体,在温度为1 100 ℃的某固定容积的密闭容器中发生反应:A(s)+C(g)B(s)+D(g) ΔH=a kJ·mol-1(a>0),该温度下平衡常数K=0.263。若生成1 mol B,则吸收的热量________ (选填“大于”、“等于”或“小于”)a kJ;若加入过量的A,则C的转化率________ (选填“升高”、“不变”或“降低”);若容器内压强不再随时间变化,则该反应__________ (选填“达到”、“未达到”或“不一定达到”)化学平衡状态;该反应达到化学平衡状态时,若[C]=0.100 mol·L-1,则[D]=________ mol·L-1。
(1)物质A溶解于盐酸,然后加入KSCN溶液,溶液不变色,再滴加几滴氯水,溶液变为血红色,由此推知A的化学式为
(2)反应③的化学方程式是
(3)写出下列物质的化学式:E
(4)若C是一种气体,在温度为1 100 ℃的某固定容积的密闭容器中发生反应:A(s)+C(g)B(s)+D(g) ΔH=a kJ·mol-1(a>0),该温度下平衡常数K=0.263。若生成1 mol B,则吸收的热量
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解题方法
【推荐3】甲醇既是重要的化工原料,可用于制备甲醛、醋酸等产品,又可作为清洁燃料。利用CO2与H2合成甲醇涉及的主要反应如下:
Ⅰ.CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) △H1
Ⅱ.CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) △H2=41kJ•mol−1
回答下列问题:
(1)已知CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) △H3 = −99 kJ•mol−1,则△H1=______ kJ•mol−1
(2)向刚性容器中充入一定量的CO2和H2,在不同催化剂(Cat.1,Cat.2)下反应相同时间,CO2的转化率和甲醇的选择性[甲醇的选择性=×100%]随温度的变化如图所示:
①由上图可知,催化效果Cat.1____ Cat.2(填“>”“<”或“=”)。
②在210~270℃间,CH3OH的选择性随温度的升高而下降,请写出一条可能原因_____________ 。
(3)一定条件下,向刚性容器中充入物质的量之比为1:3的CO2和H2发生上述反应。
①有利于提高甲醇平衡产率的条件是________ (填标号)。
A.高温高压 B.低温高压 C.高温低压 D.低温低压
②达到平衡时CO2的转化率为20%,CH3OH的选择性为75%,则(H2)=________ ;反应Ⅱ的压强平衡常数Kp=________________ 。
Ⅰ.CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) △H1
Ⅱ.CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) △H2=41kJ•mol−1
回答下列问题:
(1)已知CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) △H3 = −99 kJ•mol−1,则△H1=
(2)向刚性容器中充入一定量的CO2和H2,在不同催化剂(Cat.1,Cat.2)下反应相同时间,CO2的转化率和甲醇的选择性[甲醇的选择性=×100%]随温度的变化如图所示:
①由上图可知,催化效果Cat.1
②在210~270℃间,CH3OH的选择性随温度的升高而下降,请写出一条可能原因
(3)一定条件下,向刚性容器中充入物质的量之比为1:3的CO2和H2发生上述反应。
①有利于提高甲醇平衡产率的条件是
A.高温高压 B.低温高压 C.高温低压 D.低温低压
②达到平衡时CO2的转化率为20%,CH3OH的选择性为75%,则(H2)=
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【推荐1】回答下列问题:
(1)在一定温度下,有a.盐酸;b.硫酸;c.醋酸三种酸:
a.若三者相同时,物质的量浓度由大到小的顺序是_______ 。
b.将相同且体积也相同的三种酸,分别与等浓度的NaOH稀溶液反应至pH=7,则消耗NaOH溶液液的体积大小关系为_______ 。
c.将体积均为10毫升pH均为3的a和c溶液加入水稀释至pH均为6,则加入水的体积a_______ c(填“>”“<”或“=”)。
d.将浓度均为0.1mol/L a和c溶液加入水稀释至相同pH则加入水的体积a_______ c(填“>”“<”或“=”)。
(2)当浓度较低时常用纯碱溶液进行吸收。表为、的电离平衡常数。
纯碱溶液吸收少量的离子方程式为_______ 。
(3)磷酸是三元弱酸,常温下三级电离常数分别是,,,解答下列问题:
a.常温下将相同物质的量浓度的氢氧化钠溶液与磷酸溶液按1:1的体积比混合,所得的溶液中、、的浓度从大到小的顺序为_______ ;
b.常温下,将相同物质的量浓度的磷酸二氢钠溶液与磷酸钠溶液按1:1的体积比混合,所得的溶液中离子浓度位于前三位的依次是_______ (填微粒符号)。
(4)在新制氯水中加入少量的NaCl固体,水的电离平衡_______ 移动(填“向右”、“向左”、或“不”)。
(5)某温度下,纯水中的。若温度不变,滴入稀硫酸使,则由水电离出的为_______ mol/L。
(1)在一定温度下,有a.盐酸;b.硫酸;c.醋酸三种酸:
a.若三者相同时,物质的量浓度由大到小的顺序是
b.将相同且体积也相同的三种酸,分别与等浓度的NaOH稀溶液反应至pH=7,则消耗NaOH溶液液的体积大小关系为
c.将体积均为10毫升pH均为3的a和c溶液加入水稀释至pH均为6,则加入水的体积a
d.将浓度均为0.1mol/L a和c溶液加入水稀释至相同pH则加入水的体积a
(2)当浓度较低时常用纯碱溶液进行吸收。表为、的电离平衡常数。
电离平衡常数 | ||
纯碱溶液吸收少量的离子方程式为
(3)磷酸是三元弱酸,常温下三级电离常数分别是,,,解答下列问题:
a.常温下将相同物质的量浓度的氢氧化钠溶液与磷酸溶液按1:1的体积比混合,所得的溶液中、、的浓度从大到小的顺序为
b.常温下,将相同物质的量浓度的磷酸二氢钠溶液与磷酸钠溶液按1:1的体积比混合,所得的溶液中离子浓度位于前三位的依次是
(4)在新制氯水中加入少量的NaCl固体,水的电离平衡
(5)某温度下,纯水中的。若温度不变,滴入稀硫酸使,则由水电离出的为
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【推荐2】反应①Fe(s)+CO2(g)=FeO(s)+CO(g);△H1=akJmol-1
反应②CO(g)+O2(g)=CO2(g);△H2=bkJmol-1
测得在不同温度下,在密闭容器中进行的反应①的平衡常数K值随温度的变化如下:
(1)反应①的化学平衡常数表达式为___ ,a___ 0(填“>”、“<”或“=”)。在500℃2L密闭容器中进行反应①,Fe和CO2的起始物质的量均为4mol,10min后达到平衡状态,平衡时CO2的转化率为___ ,用CO表示的化学反应速率为___ 。
(2)700℃反应①到平衡,要使该平衡向右移动,其它条件不变时,可以采取的措施有___ (填序号)。
A.缩小反应容器体积
B.通入CO2
C.升高温度到900℃
D.使用合适的催化剂
(3)由反应①和②可求得反应2Fe(s)+O2(g)=2FeO(s)△H3中的△H3=___ (用含a、b的代数式表示)。
反应②CO(g)+O2(g)=CO2(g);△H2=bkJmol-1
测得在不同温度下,在密闭容器中进行的反应①的平衡常数K值随温度的变化如下:
温度/℃ | 500 | 700 | 900 |
K | 1.00 | 1.46 | 2.51 |
(1)反应①的化学平衡常数表达式为
(2)700℃反应①到平衡,要使该平衡向右移动,其它条件不变时,可以采取的措施有
A.缩小反应容器体积
B.通入CO2
C.升高温度到900℃
D.使用合适的催化剂
(3)由反应①和②可求得反应2Fe(s)+O2(g)=2FeO(s)△H3中的△H3=
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【推荐3】为了合理利用化学能,确保安全生产,化工设计需要充分考虑化学反应的反应热,并采取相应措施.化学反应的反应热通常用实验进行测定,也可进行理论推算.
(1)实验测得,5g甲醇(CH3OH)液体在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出113.5kJ的热量,则表示甲醇标准燃烧热的热化学方程式为:__________ .
(2)今有如下两个热化学方程式:则a______ b(填“>”、“=”或“<”)
H2(g)+O2(g)=H2O(g)△H1=a kJ•mol-1
H2(g)+O2(g)=H2O(l)△H2=b kJ•mol-1
(3)拆开1mol气态物质中某种共价键需要吸收的能量叫键能.从化学键的角度分析,化学反应的过程就是反应物的化学键的破坏和生成物的化学键的形成过程.在化学反应过程中,拆开化学键需要消耗能量,形成化学键又会释放能量.
已知反应N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)△H=a kJ•mol-1.试根据表中所列键能数据估算a 的值:____________ (注明“+”或“-”).
(4)依据盖斯定律可以对某些难以通过实验直接测定的化学反应的反应热进行推算.利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下:
①2H2(g)+CO(g)=CH3OH(g);△H=-90.8kJ•mol-1
②2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g);△H=-23.5kJ•mol-1
③CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g);△H=-41.3kJ•mol-1
总反应:3H2(g)+3CO(g)=CH3OCH3(g)+CO2(g)的△H=________________ .
(5)汽车尾气里含有的NO气体是由于内燃机燃烧的高温引起氮气和氧气反应所致:N2(g)+O2(g)⇌2NO(g)△H>0,已知该反应在2 404℃,平衡常数K=64×10﹣4.请回答:
①将N2、O2的混合气体充入恒温恒容密闭容器中,如图变化趋势正确的是_____ (填字母序号).
②该温度下,某时刻测得容器内N2、O2、NO的浓度分别为2.5×10﹣1 mol/L、4.0×10﹣2 mol/L和3.0×10﹣3 mol/L,此时反应_______ (填“处于化学平衡状态”、“向正反应方向进行”或“向逆反应方向进行”),理由是_______ .
(1)实验测得,5g甲醇(CH3OH)液体在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出113.5kJ的热量,则表示甲醇标准燃烧热的热化学方程式为:
(2)今有如下两个热化学方程式:则a
H2(g)+O2(g)=H2O(g)△H1=a kJ•mol-1
H2(g)+O2(g)=H2O(l)△H2=b kJ•mol-1
(3)拆开1mol气态物质中某种共价键需要吸收的能量叫键能.从化学键的角度分析,化学反应的过程就是反应物的化学键的破坏和生成物的化学键的形成过程.在化学反应过程中,拆开化学键需要消耗能量,形成化学键又会释放能量.
化学键 | H-H | N-H | N≡N |
键能/kJ•mol-1 | 436 | 391 | 945 |
已知反应N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)△H=a kJ•mol-1.试根据表中所列键能数据估算a 的值:
(4)依据盖斯定律可以对某些难以通过实验直接测定的化学反应的反应热进行推算.利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下:
①2H2(g)+CO(g)=CH3OH(g);△H=-90.8kJ•mol-1
②2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g);△H=-23.5kJ•mol-1
③CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g);△H=-41.3kJ•mol-1
总反应:3H2(g)+3CO(g)=CH3OCH3(g)+CO2(g)的△H=
(5)汽车尾气里含有的NO气体是由于内燃机燃烧的高温引起氮气和氧气反应所致:N2(g)+O2(g)⇌2NO(g)△H>0,已知该反应在2 404℃,平衡常数K=64×10﹣4.请回答:
①将N2、O2的混合气体充入恒温恒容密闭容器中,如图变化趋势正确的是
②该温度下,某时刻测得容器内N2、O2、NO的浓度分别为2.5×10﹣1 mol/L、4.0×10﹣2 mol/L和3.0×10﹣3 mol/L,此时反应
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