Question

【題目】目前，對(duì)碳、氮及化合物的研究備受關(guān)注。已知：

I.2C(s)+2NO(g)N2(g)+2CO(g) =-414.8kJ/mol

II.2CO(g)+O2(g)2CO2 (g)=-566kJ/mol

III.2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2 (g)=-759.8kJ/mol

回答下列問題：

(l) N2的電子式為 ___ 。

(2)表示碳的燃燒熱的熱化學(xué)方程式為____。

(3)某催化劑的M型、N型均可催化反應(yīng)2CO(g)+O2 (g)=2CO2 (g)。向容積相同的恒容密閉容器中分別充入等量的CO和O2，在相同時(shí)間段內(nèi)，不同溫度下測(cè)得CO的轉(zhuǎn)化率(a)如圖所示。

①由圖推斷下列說法正確的是 ___(填選項(xiàng)字母)。

A．a、b、c、d點(diǎn)均達(dá)到平衡狀態(tài)B．該反應(yīng)的平衡常數(shù)K(b)=K(c)

C．b點(diǎn)反應(yīng)物的有效碰撞幾率最大D．圖中五個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)狀態(tài)下，a點(diǎn)反應(yīng)速率最慢

②e點(diǎn)CO的轉(zhuǎn)化率突然減小的可能原因?yàn)?/span>_______________________

③若b點(diǎn)容器中c(O2)=0.5 mol·L-l，則To℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=________

(4) T1℃時(shí)，向剛性容器中充入2 mol NO和2 mol CO，發(fā)生反應(yīng)Ⅲ。5 min時(shí)達(dá)到平衡狀態(tài)，測(cè)得容器中n(N2) =0.8 mol、c(CO2)=0. 32 mol/L。

①0～5 min內(nèi)，用NO表示的反應(yīng)速率v(NO)=_________

②反應(yīng)進(jìn)行到2 min時(shí)，v正(CO) ___v逆(CO2)(填“>”“<”或“=”)。

③若升高溫度，容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)____(填“增大”“減小”或“不變”)，原因?yàn)?/span> ___。

Answer 1

【答案】 C (s)＋O2(g)=== CO2(g) ΔH＝－393.5 kJ·mol－1 BD 催化劑失去活性 0.064 mol·L-1·min-1 > 增大 升高溫度，容積不變，壓強(qiáng)增大（或反應(yīng)III為氣體體積分?jǐn)?shù)減小的放熱反應(yīng)，溫度升高，平衡逆向移動(dòng)，氣體總的物質(zhì)的量增大，壓強(qiáng)增大）

【解析】

（1）氮原子核外電子數(shù)為5，形成氮分子時(shí)共用3對(duì)電子對(duì)達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；

（2）燃燒熱是指1 mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物放出的熱量；結(jié)合已知的熱化學(xué)方程式，利用蓋斯定律作答；

（3）①A. b點(diǎn)之前，CO的轉(zhuǎn)化率隨著溫度的升高不斷增大，反應(yīng)向正向移動(dòng)，因該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，b點(diǎn)之后，溫度升高會(huì)使平衡向逆向移動(dòng)，不利于CO的轉(zhuǎn)化，據(jù)此作答；

②轉(zhuǎn)化率突然減小，可能跟催化劑的活性有關(guān)；

③b點(diǎn)達(dá)到平衡狀態(tài)，(NO) = 0.4，設(shè)起始投入的CO和O2的物質(zhì)的量濃度均為x mol/L，結(jié)合化學(xué)平衡常數(shù)的定義及三段式列式計(jì)算；

（4）①依據(jù) = 可知，各物質(zhì)表示的化學(xué)反應(yīng)速率之比等于相同時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)化的各物質(zhì)的濃度之比，也等于與之對(duì)應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，據(jù)此分析作答；

②反應(yīng)進(jìn)行到2 min時(shí)，為達(dá)到平衡，反應(yīng)向正向進(jìn)行；

③恒容體系中，容器內(nèi)的壓強(qiáng)與氣體的物質(zhì)的量成正比，結(jié)合溫度對(duì)反應(yīng)的影響效果解答。

（1）氮?dú)夥肿觾?nèi)含共價(jià)三鍵，其電子式為：；

故答案為：；

（2）已知I.2C(s)+2NO(g)N2(g)+2CO(g) =-414.8kJ/mol

II.2CO(g)+O2(g)2CO2 (g)=-566kJ/mol

III.2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2 (g)=-759.8kJ/mol

則（I + 2 II - III）可得C (s)＋O2(g)=== CO2(g)，其反應(yīng)熱ΔH＝×[-414.8kJ/mol +2×（-566kJ/mol）-（-759.8kJ/mol） =）] = －393.5 kJ·mol－1,

故答案為：C (s)＋O2(g)=== CO2(g) ΔH＝－393.5 kJ·mol－1；

（3）①A. b點(diǎn)之前，CO的轉(zhuǎn)化率隨著溫度的升高不斷增大，反應(yīng)向正向移動(dòng)，因該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，b點(diǎn)之后，溫度升高會(huì)使平衡向逆向移動(dòng)，不利于CO的轉(zhuǎn)化，則b點(diǎn)達(dá)到平衡狀態(tài)，而a、c點(diǎn)未達(dá)到平衡狀態(tài)，d點(diǎn)為平衡后相應(yīng)溫度下對(duì)應(yīng)的CO的轉(zhuǎn)化率，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；

B. 催化劑可改變反應(yīng)速率，但不會(huì)改變平衡，該反應(yīng)的平衡常數(shù)為定值，即該反應(yīng)的平衡常數(shù)K(b)=K(c)，故B項(xiàng)正確；

C. 化學(xué)反應(yīng)速率隨著溫度的升高而加快，則有效碰撞幾率也會(huì)隨之增大，圖中e點(diǎn)的有效碰撞幾率最大，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；

D. 圖中五個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)狀態(tài)下，a點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度最低，則反應(yīng)速率最慢，故D項(xiàng)正確；

答案為BD；

②催化劑的催化活性對(duì)溫度要求較高，若溫度過高，催化劑可能會(huì)失去活性，導(dǎo)致反應(yīng)減慢，CO的轉(zhuǎn)化率突然減小，

故答案為：催化劑失去活性；

③b點(diǎn)達(dá)到平衡狀態(tài)，(NO) = 0.4,設(shè)起始投入的CO和O2的物質(zhì)的量濃度均為x mol/L，

因c(O2)=0.5 mol·L-l，則0.8x = 0.5 mol·L-l，x = 0.625 mol/L，

平衡常數(shù)K = = = = ，

故答案為：；

（4）①因反應(yīng)為2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2 (g)，反應(yīng)的NO的濃度c(NO) = c(CO2)=0. 32 mol/L-0 mol/L = 0. 32 mol/L，所以v(NO)= = = 0.064 mol·L-1·min-1，

故答案為：0.064 mol·L-1·min-1；

②依據(jù)題意可知，反應(yīng)進(jìn)行到2 min時(shí)，還未達(dá)到平衡，該反應(yīng)向正向移動(dòng)，則v正(CO) > v (CO2)，

故答案為：>；

③反應(yīng)III為氣體體積分?jǐn)?shù)減小的放熱反應(yīng)，溫度升高，平衡逆向移動(dòng)，氣體總的物質(zhì)的量增大，則壓強(qiáng)增大，即升高溫度，容積不變，壓強(qiáng)增大，

故答案為：增大；升高溫度，容積不變，壓強(qiáng)增大（或反應(yīng)III為氣體體積分?jǐn)?shù)減小的放熱反應(yīng)，溫度升高，平衡逆向移動(dòng)，氣體總的物質(zhì)的量增大）。