Question

12．氮是地球上含量豐富的一種元素，氮元素的單質(zhì)及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活中有著重要作用．
（1）根據(jù)下面能量變化示意圖（圖1），請寫出 NO 和 CO₂  反應(yīng)的熱化學(xué)方程式NO₂（g）+CO（g）=CO₂（g）+NO（g）△H=-234kJ•mol^-1．

（2）在固定體積的密閉容器中，進(jìn)行如下化學(xué)反應(yīng)：2NH₃（g）?N₂（g）+3H₂（g）△H＞0，其平衡常數(shù) K 與溫度 T 的關(guān)系如表：

T/K	2.98	398	498
平衡常數(shù)K	2.44×10-6	K1	K2

①試判斷 K₁＜K₂（填寫“＞”，“＜”或“=”）；
②該反應(yīng)的熵變△S＞0 （填“＞”，“＜”或“=”）；
③下列各項(xiàng)能說明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是c（填字母）；
a．容器內(nèi) N₂、H₂、NH₃ 的物質(zhì)的量之比為 1：3：2
b．2v（NH₃）正=3v（H₂）
c．容器內(nèi)混合氣體平均相對分子質(zhì)量保持不變
d．混合氣體的密度保持不變
④一定溫度下，在 1L 密閉容器中充入 1molN₂ 和 3molH₂ 并發(fā)生反應(yīng)．若容器容積恒 定，10min 達(dá)到平衡時(shí)，氣體的總物質(zhì)的量為原來的$\frac{9}{10}$，則 N₂ 的轉(zhuǎn)化率 α（N₂）=20%．
（3）在常溫常壓下 pH 均等于 5 的 CH₃COOH 和 HCl 溶液，兩種溶液中由水電離出來的c（H⁺）之比為1：1．
（4）對反應(yīng) N₂O₄（g）?2NO₂（g）△H＞0，在溫度分別為   T₁、T₂時(shí)，平衡體 系中 NO₂ 的體積分?jǐn)?shù)隨壓強(qiáng)變化曲線如圖2所示，下列說法正確的是cd．
 a．A、C 兩點(diǎn)的反應(yīng)速率：A＞C
b．A、C 兩點(diǎn)的化學(xué)平衡常數(shù)：A＞C 
c．A、C 兩點(diǎn) N2O4 的轉(zhuǎn)化率：A＞C
 d．由狀態(tài) B 到狀態(tài) A，可以用加熱的方法．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)能量變化圖，反應(yīng)熱等于正反應(yīng)的活化能減去逆反應(yīng)的活化能；
（2）①根據(jù)升高溫度平衡吸熱方向移動(dòng)以及平衡正向移動(dòng)平衡常數(shù)增大；
②反應(yīng)是氣體體積增大的反應(yīng)；
③直接標(biāo)志：①速率關(guān)系：正反應(yīng)速率與逆反應(yīng)速率相等，②反應(yīng)體系中各物質(zhì)的百分含量保持不變．
間接標(biāo)志：①混合氣體的總壓強(qiáng)、總體積、總物質(zhì)的量不隨時(shí)間的改變而改變（m+n≠p+q）；②各物質(zhì)的濃度、物質(zhì)的量不隨時(shí)間的改變而改變；③各氣體的體積、各氣體的分壓不隨時(shí)間的改變而改變；
④依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算，氣體壓強(qiáng)之比等于氣體物質(zhì)的量之比，轉(zhuǎn)化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%．
（3）溶液中pH=-lgc（H⁺），CH₃COOH和HCl溶液為酸，水電離出的c（H⁺）等于溶液中c（OH^-）；
（4）a．A、C兩點(diǎn)都在等溫線上，壓強(qiáng)越大，反應(yīng)速率越快；
b．A、C兩點(diǎn)都在等溫線上，平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)；
c．A、C兩點(diǎn)都在等溫線上，壓強(qiáng)增大，平衡向氣體體積減少的方向移動(dòng)；
d．該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)．

解答 解：（1）該反應(yīng)的焓變△H=E₁-E₂=134KJ/mol-368KJ/mol=-234KJ/mol，所以熱化學(xué)方程式為NO₂（g）+CO（g）=CO₂（g）+NO（g）△H=-234kJ•mol^-1，
故答案為：NO₂（g）+CO（g）=CO₂（g）+NO（g）△H=-234kJ•mol^-1；
（2）①2NH₃（g）?N₂（g）+3H₂（g）△H＞0，為吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡正向移動(dòng)，平衡常數(shù)增大，所以K₁＜K₂，
故答案為：＜；
②反應(yīng)2NH₃（g）?N₂（g）+3H₂（g）是氣體體積增大的反應(yīng)，反應(yīng)的熵變△S＞0，
故答案為：＞；
③a．平衡時(shí)反應(yīng)混合物中各組分的含量保持不變，但容器內(nèi)N₂、H₂、NH₃的濃度之比不一定為為1：3：2，所以不能作為平衡的標(biāo)志，故a錯(cuò)誤；
b．平衡時(shí)不同物質(zhì)表示速率之比等于系數(shù)之比說明到達(dá)平衡，即3v（NH₃）_正=2v（H₂）_逆說明反應(yīng)達(dá)到平衡，2v（NH₃）正=3v（H₂）不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故b錯(cuò)誤；
c．反應(yīng)前后氣體質(zhì)量不變，氣體物質(zhì)的量增大，當(dāng)容器內(nèi)混合氣體平均相對分子質(zhì)量保持不變說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故c正確；
d．反應(yīng)前后氣體的質(zhì)量不變，容器的體積不變，所以密度不變，所以混合氣體的密度保持不變不能作為平衡的標(biāo)志，故d錯(cuò)誤；
故選：c，
故答案為：c；
④一定溫度下，在1L密閉容器中充入1mol N₂和3mol H₂并發(fā)生反應(yīng)．若容器容積恒定，10min達(dá)到平衡時(shí)，氣體的總壓強(qiáng)為原來的$\frac{9}{10}$，依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算，設(shè)氮?dú)庀�耗物質(zhì)的量為x；
                       N₂+3H₂=2NH₃
起始量（mol） 1       3        0
變化量（mol） x       3x       2x
平衡量（mol） 1-x   3-3x   2x
氣體的總壓強(qiáng)為原來的$\frac{9}{10}$，則1-x+3-3x+2x=$\frac{9}{10}$×（1+3）
x=0.2mol
則N₂的轉(zhuǎn)化率α（N₂）=$\frac{0.2mol}{1mol}$×100%=20%；
故答案為：20%．
（3）CH₃COOH為酸，pH=-lgc（H⁺），pH等于5的CH₃COOH溶液和HCl溶液中C（H⁺）=1.0×10^-5mol/L，25℃時(shí)：Kw=c（OH^-）×c（H⁺）=10^-14，溶液中的c（OH^-）=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-5}}$=1.0×10^-9mol/L，pH等于5的CH₃COOH溶液和HCl溶液中氫離子來源為酸的電離和水的電離，但酸溶液中水電離出的氫離子濃度等于氫氧根離子濃度，所以由水電離出的C（H⁺）是1.0×10^-9mol/L，兩種溶液中由水電離出來的c（H⁺）之比為1：1，
故答案為：1：1；
（4）a．A、C兩點(diǎn)都在等溫線上，壓強(qiáng)越大，反應(yīng)速率越快，所以速率：C＞A，故a錯(cuò)誤；
b．A、C兩點(diǎn)都在等溫線上，平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，所以化學(xué)平衡常數(shù)：A=C，故b錯(cuò)誤；
c．A、C兩點(diǎn)都在等溫線上，C點(diǎn)壓強(qiáng)更高，壓強(qiáng)增大，平衡向氣體體積減少的方向移動(dòng)，即逆反應(yīng)方向移動(dòng)，N₂O₄的轉(zhuǎn)化率降低，所以兩點(diǎn)N₂O₄的轉(zhuǎn)化率：A＞C，故c正確；
d．該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，NO₂的體積分?jǐn)?shù)增大，所以由狀態(tài)B到狀態(tài)A，可以用加熱的方法，故d正確；
故選：cd，
故答案為：cd．

點(diǎn)評 本題主要考查了熱化學(xué)方程式的書寫、化學(xué)平衡常數(shù)、化學(xué)平衡的圖象、平衡狀態(tài)的判斷等，題目難度中等，側(cè)重對學(xué)生能力的考查．