Question

【題目】氮及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活中有著重要應(yīng)用，減少氮的氧化物在大氣中的排放是環(huán)境保護(hù)的重要內(nèi)容之一。

（1）已知:N2(g)+O2(g)==2NO(g) △H =+180.5kJ·mol-1

C(s)+O2(g)=CO2(g) △H =-393.5kJ·mol-1

2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H =-221kJ·mol-1

若某反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為：k=[c(N2)·c2(CO2)]/[c2(NO)·c(CO)]，請(qǐng)寫出此反應(yīng)的熱化學(xué)方程式_______。

（2）N2O5在一定條件下可發(fā)生分解:2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)，某溫度下測(cè)得恒容密閉容器中N2O5濃度隨時(shí)間的變化如表:

t/min	0.00	1.00	2.00	3.00	4.00	5.00
C(N2O6)/(mol/L)	1.00	0.71	0.50	0.35	0.25	0.17

①反應(yīng)開(kāi)始時(shí)體系壓強(qiáng)為P0，第3.00 min時(shí)體系壓強(qiáng)為P1，則P1:P0=_______；2min~5.00min 內(nèi)，O2 的 平 均反應(yīng)速率為_____________。

②一定溫度下，在恒容密閉容器中充人一定量N2O5進(jìn)行該反應(yīng)，能判斷反應(yīng)已達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是___。

a.NO2 和O2 的濃度比保持不變 b.容器中壓強(qiáng)不再變化

c.2v正(NO2)= v逆(N2 O5 ) d.氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量為43.2，且保持不變

（3）將2molN2 和4mo1H2 置于lL的恒容密閉容器中反應(yīng)。測(cè)得不同溫度、不同時(shí)間段內(nèi)合成NH3 反應(yīng)中N2 的轉(zhuǎn)化率，得到數(shù)據(jù)如下表:

表中a、b、25%三者由大到小的順序?yàn)?/span>_____，理由是_____。

（4）將（3）中實(shí)驗(yàn)得到的混合氣體通入醋酸溶液中并恢復(fù)到25℃，當(dāng)兩者恰好反應(yīng)時(shí)，生成的CH3COONH4溶液呈中性，則25℃時(shí)NH3·H2O的電離平衡常數(shù)Kb=______(已知:25℃時(shí)0.18mol/LCH3COOH 溶液中c(H+)=1.8×10-3mol/L)。

Answer 1

【答案】 2NO(g)+ 2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H =-746.5kJ·mol-1 1.975:1 0.055 mol·L-1·min-1 ab 25%>a=b 升高溫度，化學(xué)反應(yīng)速率加快，在小于3h時(shí)已達(dá)平衡，故a=b。又因該反應(yīng)正向放熱,升溫平衡逆向移動(dòng)N2 的轉(zhuǎn)化率下降，故25%>a=b 1.8×10-5mol/L

【解析】（1）根據(jù)平衡常數(shù)可得反應(yīng)方程式④：2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)，將上述三個(gè)已知方程式依次編號(hào)為①、②、③，根據(jù)蓋斯定律可知④=②×2③①，則有2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H=746.5kJ/mol；

（2）①同溫同壓下，氣體的物質(zhì)的量之比等于壓強(qiáng)之比；根據(jù)已知條件列出三段式：

反應(yīng)前后氣體的壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，所以p1:p0=（0.35+1.30+0.325） : 1=1.975 : 1；

2min~5min內(nèi)，△c(N2O5)=（0.50-0.17）mol/L=0.33mol/L，同一時(shí)段內(nèi)，各物質(zhì)濃度變化量之比等于計(jì)量系數(shù)之比，則△c(O2)=0.165mol/L，所以v(O2)= =0.055mol/(L·min)。

故答案為：1.975:1 ；0.055 mol·L-1·min-1 ；

②變量不變達(dá)平衡。a、NO2和O2的濃度在平衡前是一個(gè)變量，當(dāng)濃度不再改變的時(shí)候，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故a正確；b、恒溫恒容時(shí)，壓強(qiáng)與氣體的總物質(zhì)的量成正比，該反應(yīng)氣體的總物質(zhì)的量是變量，則壓強(qiáng)也是變量，當(dāng)壓強(qiáng)不變時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡，故b正確；c、v正(NO2)=2v逆(N2O5)時(shí)才能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡，故c錯(cuò)誤；d、該反應(yīng)氣體的總質(zhì)量不變，若反應(yīng)向右進(jìn)行，氣體的總物質(zhì)的量增大，氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量減小，當(dāng)氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再改變時(shí)，則反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；若N2O5分解徹底，容器中氣體只有NO2與O2，且NO2與O2的物質(zhì)的量之比為4:1，氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量==43.2，但該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，不能進(jìn)行徹底，所以平衡時(shí)氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量應(yīng)大于43.2，故d 錯(cuò)誤。故選ab。

（3）根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知，T3和T4條件下，0~1h 時(shí)段，反應(yīng)未達(dá)到平衡，此時(shí)溫度溫度越高，反應(yīng)越快，N2的轉(zhuǎn)化率越大。1h內(nèi)，T4時(shí)N2的轉(zhuǎn)化率高于T3，則溫度T4＞T3。由表格數(shù)據(jù)可知，T3溫度下，反應(yīng)在3h時(shí)已處于平衡狀態(tài)，溫度越高，反應(yīng)先達(dá)到平衡，所以T3溫度下，反應(yīng)在3h時(shí)也已經(jīng)處于平衡狀態(tài)，所以有a=b。又N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H＜0，該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡左移，則溫度越高反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率越低，所以a＜25％，所以有25%>a=b。

故答案為：25%>a=b；升高溫度，化學(xué)反應(yīng)速率加快，在小于3h時(shí)已達(dá)平衡，故a=b。又因該反應(yīng)正向放熱,升溫平衡逆向移動(dòng)N2的轉(zhuǎn)化率下降，故25%>a=b。

（4）CH3COONH4溶液呈中性，則CH3COO－的水解程度等于NH4+的水解程度，所以，一定溫度下CH3COOH的電離常數(shù)Ka等于NH3·H2O的電離平衡常數(shù)Kb。25℃時(shí)0.18mol/LCH3COOH溶液中c(H+)=1.8×10-3mol/L ，則CH3COOH的電離常數(shù)Ka= ≈=1.8×10-5mol/L。故25℃時(shí)NH3·H2O的電離常數(shù)Kb等于1.8×10-5mol/L。