已知反应 N2+O2⇌2NO 的 ΔG⊖(2273 K)=+43.4 kJ⋅mol−1．判断在 2273 K 时，下列各种起始状态反应自发进行的方向。 状态 起始浓度 /(mol⋅dm−3) c(N2) c(O2) c(NO) Ⅰ 0.81 0.81 0 Ⅱ 0.98 0.68 0.26 Ⅲ 1.0 1.0 1.0

考查要点：本题主要考查化学反应方向的判断，涉及标准吉布斯自由能变（ΔG°）与平衡常数（Kc）的关系，以及反应商（Qc）与Kc的比较。

解题核心思路：

1. 利用ΔG°计算平衡常数Kc：根据公式 $\Delta G^\circ = -RT \ln K$，由题目给出的ΔG°值计算Kc。
2. 计算各状态的反应商Qc：根据各状态的起始浓度，代入反应商公式 $Q_c = \frac{[\text{NO}]^2}{[\text{N}_2][\text{O}_2]}$。
3. 比较Qc与Kc：若 $Q_c < K_c$，反应正向进行；若 $Q_c = K_c$，处于平衡；若 $Q_c > K_c$，反应逆向进行。

破题关键点：

• 正确计算Kc：注意单位换算（ΔG°需转换为焦耳）和公式变形。
• 准确计算Qc：注意浓度代入顺序和分母、分子的对应关系。

步骤1：计算平衡常数Kc

根据公式 $\Delta G^\circ = -RT \ln K$，代入已知条件：

• $\Delta G^\circ = +43.4 \, \text{kJ/mol} = 43400 \, \text{J/mol}$，
• $R = 8.314 \, \text{J/mol·K}$，
• $T = 2273 \, \text{K}$，

得：
$\ln K = -\frac{43400}{8.314 \times 2273} \approx -2.301 \implies K \approx e^{-2.301} \approx 0.1$

步骤2：判断各状态的反应方向

状态Ⅰ

• 起始浓度：$[\text{N}_2] = 0.81 \, \text{mol/dm}^3$，$[\text{O}_2] = 0.81 \, \text{mol/dm}^3$，$[\text{NO}] = 0 \, \text{mol/dm}^3$，
• $Q_c = \frac{0^2}{0.81 \times 0.81} = 0$，
• $Q_c < K_c$（$0 < 0.1$），反应正向进行。

状态Ⅱ

• 起始浓度：$[\text{N}_2] = 0.98 \, \text{mol/dm}^3$，$[\text{O}_2] = 0.68 \, \text{mol/dm}^3$，$[\text{NO}] = 0.26 \, \text{mol/dm}^3$，
• $Q_c = \frac{0.26^2}{0.98 \times 0.68} \approx 0.10$，
• $Q_c = K_c$（$0.10 = 0.1$），反应处于平衡态。

状态Ⅲ

• 起始浓度：$[\text{N}_2] = 1.0 \, \text{mol/dm}^3$，$[\text{O}_2] = 1.0 \, \text{mol/dm}^3$，$[\text{NO}] = 1.0 \, \text{mol/dm}^3$，
• $Q_c = \frac{1.0^2}{1.0 \times 1.0} = 1.0$，
• $Q_c > K_c$（$1.0 > 0.1$），反应逆向进行。