Question

（9分）氮是一種地球上含量豐富的元素，氮及其化合物的研究在生產、生活中有著重要意義。

（1）下圖是1 mol NO₂和1 mol CO反應生成CO₂和NO過程中能量變化示意圖，寫出NO₂和CO反應的熱化學方程式                                       。

（2）已知：N₂(g)+ O₂(g)= 2 NO(g)  △H = ＋180 kJ • mol^-1

2NO(g)+2 CO(g)= N₂(g) + 2 CO₂(g)  △H = - 746 kJ • mol^-1

則反應CO(g) +O₂(g) = CO₂(g)的 △H =         kJ • mol^-1

（3）在一固定容積為2L的密閉容器內加入0.2 mol的N₂和0.6 mol的H₂，在一定條件下發(fā)生如下反應： N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃(g)  △H ＜0， 若第5分鐘時達到平衡，此時測得NH₃的物質的量為0.2 mol，平衡時H₂的轉化率為      ，該反應的平衡常數(shù)表達式K =          。

(4) 在固定體積的密閉容器中，1.0×10³  kPa時反應 N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g)

△H<0 的平衡常數(shù)K與溫度T的關系如下表：

T/K	298	398	498
平衡常數(shù)K	51	K1	K2

①K₁       K₂（填寫“＞”、“=”或“＜”）

②下列各項能說明上述合成氨反應一定達到平衡狀態(tài)的是        （填字母）

a．容器內N₂、H₂、NH₃的濃度之比為1:3:2       b．NH₃的濃度保持不變

c．容器內壓強保持不變                       d．混合氣體的密度保持不變

 

Answer 1

【答案】

（1）NO₂(g)+CO(g)= CO₂(g)+NO(g)  △H = -234 kJ·mol^-1（2分）

（2）－283 （2分）      （3）50% （1分）        K =            （1分）

（4）① ＞（1分）   ② b c （2分）

【解析】（1）根據圖像可知，反應物的總能量高于生成物的總能量，反應是放熱反應，放出的熱量是368kJ－134kJ＝234kJ，所以熱化學方程式為NO₂(g)+CO(g)= CO₂(g)+NO(g)  △H = -234 kJ·mol^-1。

（2）考查蓋斯定律的應用。根據已知反應可知（①＋②）÷2即得到CO(g) +O₂(g) = CO₂(g)，所以反應熱是（180 kJ • mol^-1－746 kJ • mol^-1）÷2＝－283kJ/mol。

（3）氨氣的物質的量是0.2mol，則消耗氮氣是0.1mol，氫氣是0.3mol，所以氫氣轉化率是0.3mol÷0.6mol×100％＝50％。平衡常數(shù)是指在一定條件下，可逆反應達到平衡狀態(tài)時，生成物濃度的冪之積和反應物濃度的冪之積的比值，所以該反應的平衡常數(shù)表達式K＝

（4）①正反應是放熱反應，所以升高溫度，平衡向逆反應方向移動，平衡常數(shù)減小。

②在一定條件下，當可逆反應的正反應速率和逆反應速率相等時（但不為0），反應體系中各種物質的濃度或含量不再發(fā)生變化的狀態(tài)，稱為化學平衡狀態(tài)，所以b正確。平衡時濃度不再發(fā)生變化，但物質之間的濃度不一定相等或滿足某種關系，所以a不正確。該反應是體積減小的，所以壓強也是減小的，因此c正確。密度是混合氣的質量和容器容積的比值，在反應過程中質量和容積始終是不變的，d不正確。答案選bc。