Question

【題目】對含氮物質(zhì)的研究和利用有著極為重要的意義。

（1）N2、O2和H2相互之間可以發(fā)生化合反應，已知反應的熱化學方程式如下：

N2(g)+O2(g)＝2NO(g) H= +180 kJ·mol-1；

2H2(g)+O2(g)＝2H2O(g) H =－483 kJ·mol-1；

N2(g)+3H2(g)＝2NH3(g) H = －93 kJ·mol-1。

則氨的催化氧化反應的熱化學方程式為___________________________________。

（2）汽車尾氣凈化的一個反應原理為：2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H＜0。一定溫度下，將2.8mol NO、2.4mol CO通入固定容積為2L的密閉容器中，反應過程中部分物質(zhì)的物質(zhì)的量變化如右圖所示。

①NO的平衡轉(zhuǎn)化率為_________，0~20min平均反應速率v(NO)為_____________mol/(Lmin)；該溫度下的化學平衡常數(shù)數(shù)值是_____________。25min時，若保持反應溫度不變，再向容器中充入CO、N2各0.8 mol，則化學平衡將_________ 移動（填“向左”、“向右”或“不”)。

②下列可說明該反應已經(jīng)達到平衡的是__________。

a． v生成（CO2）= v消耗（CO）

b．混合氣體的密度不再改變

c．混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變

d．單位時間內(nèi)消耗2n mol CO2的同時生成n mol N≡N

e．NO、CO、N2、CO2的濃度相等

③反應達到平衡后，改變某一個條件，下列示意圖曲線①⑧中正確的是________

Answer 1

【答案】 4 NH3(g) +5O2(g)＝4 NO(g) +6H2O(g) H= -903 kJ·mol-1 25% 0.02 0.05 向左 cd ①⑤⑦

【解析】（1）已知：①N2（g）+O2（g）=2NO（g）△H=+180.5kJmol﹣1；

②2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）△H=﹣483kJmol﹣1；

③N2（g）+3H2（g）=2NH3（g）△H=﹣93kJmol﹣1；

根據(jù)蓋斯定律，②×3+①×2﹣③×2可得：4NH3（g）+5O2（g）=4NO（g）+6H2O（g）△H=[3×（﹣483kJmol﹣1）+（+180.5kJmol﹣1）×2﹣2×（﹣93kJmol﹣1）]=﹣903kJmol﹣1；（2）①由圖可知，20min到達平衡，平衡時生成氮氣為0.4mol，由方程式可知消耗NO為0.4mol×2=0.8mol，NO轉(zhuǎn)化率=×100%=28.57%，v（NO）==0.02mol/（Lmin），若保持反應溫度不變，再向容器中充入CO、N2各0.8mol，

2NO（g）+2CO（g）N2（g）+2CO2（g）△H＜0．

起始量 2.8mol 2.4mol 0 0

變化量 0.8mol 0.8mol 0.4mol 0.8mol

平衡量 2.0mol 1.6mol 0.4mol 0.8mol

化學平衡常數(shù)為生成物濃度系數(shù)次冪的乘積與反應物濃度系數(shù)次冪乘積的比值，該溫度下的化學平衡常數(shù)K===0.05，25min時，若保持反應溫度不變，再向容器中充入CO、N2各0.8mol，

2NO（g）+ 2CO（g） N2（g）+ 2CO2（g）

2 1.6+0.8=2.4 0.8+0.4=1.2 0.4

Q==0.017＞K，濃度商Qc＞K，平衡向左移動；②2NO（g）+2CO（g）N2（g）+2CO2（g）△H＜0。a． v生成（CO2）表示V正，v消耗（CO）表示V正，所以不能表示到達平衡，選項a錯誤；b．反應前后都為氣體，在密閉容器中，反應前后質(zhì)量不變，混合氣體的密度ρ=始終保持不變，所以不能判斷，選項b錯誤；c．反應前后質(zhì)量不變，但反應后氣體的體積減小，所以當混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變，能判斷達到平衡，選項c正確；d．單位時間內(nèi)消耗2n mol CO2的表示V逆，同時生成n mol N≡N表示V正，且符合其系數(shù)比，能判斷達到平衡，選項d正確；e．達到平衡不必必須滿足NO、CO、N2、CO2的濃度相等，所以不能判斷達到平衡，選項e錯誤；答案選cd；③平衡常數(shù)只受溫度影響，升高溫度平衡向吸熱反應移動，該反應正反應為放熱反應，故升高溫度平衡向逆反應移動，平衡常數(shù)減小，故①正確②錯誤；催化劑只改變化學反應速率，不改變化學平衡，物質(zhì)轉(zhuǎn)化率不變，故③④錯誤；平衡常數(shù)只受溫度影響，溫度不變平衡常數(shù)不變，與物質(zhì)的濃度無關，故⑤正確⑥錯誤；壓強增大，平衡正向進行，增大氮氣的物質(zhì)的量，氮氣的濃度增大，⑦正確⑧錯誤；綜上所述①⑤⑦正確；答案選①⑤⑦。