Question

16．A、B、C、D都是中學化學中的常見化合物，均由周期表前18號元素組成，D為紅綜色氣體，甲、乙則是兩種單質(zhì)，以上單質(zhì)和化合物之間在如圖1所示的反應關系（反應物和生成物均無省略）．
請回答下列問題：
（1）圖1所示轉(zhuǎn)化過程中包含的反應類型有cd（填字母）．
a．置換反應    b．復分解反應c．分解反應    d．化合反應
（2）圖1中反應①的化學方程式是4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O．
（3）圖1中反應③在一定條件下為可逆反應，反應的能量變化如圖2所示，當該反應處    于平衡狀態(tài)時，下列措施中有利于提高C的平衡轉(zhuǎn)化率的是BC（填字母）．
A．升高溫度    　 B．降低溫度        C．增大壓強
D．減小壓強     　E．加入催化劑        F．增加C的量
（4）若將l.00mol甲和2.00mol C混合充入容積為2L的密閉容器中，3分鐘后反應達到平衡．平衡后混合氣體總物質(zhì)的量為2.55mol，用甲表示的化學反應速率為0.075mol•L^-1•min^-1．
（5）容積均為2L的四個密閉容器中均進行著（4）中的反應，某溫度下，各物質(zhì)物質(zhì)的量（mol）及正逆反應速率關系如下表所示：

容器編號	n（甲）	n（C）	n（D）	v正與v逆的關系
Ⅰ	0.20	0.10	0.20	v正=v逆
Ⅱ	0.20	0.40	1.00	②？
Ⅲ	0.60	1.20	0.80	③？

①若方程式系數(shù)為最簡整數(shù)比，則該溫度下的平衡常數(shù)K=20；填寫表中空格：②v_正＜v_逆  ③v_正＞v_逆．

Answer 1

分析 （1）（2）A、B、C、D都是中學化學中的常見化合物，均由周期表前18號元素組成，D為紅綜色氣體，則D為NO₂，甲、乙是兩種單質(zhì)，甲和乙反應生成A，電解A生成甲和乙，且C能和甲反應生成二氧化氮，反應①②均是工業(yè)生產(chǎn)中的重要反應，故甲為O₂，乙是Al，A是Al₂O₃，氧氣和B反應生成E和C，C和氧氣反應生成二氧化氮，所以C是NO，B是NH₃；
（3）反應③為：2NO+O₂?2NO₂ ，根據(jù)圖2知，該反應是放熱反應，提高一氧化氮的轉(zhuǎn)化率，可以采取的措施有：降低溫度、增大壓強、增大氧氣的量、減少二氧化氮的量等；
（4）根據(jù)2NO+O₂?2NO₂ 可知，反應后氣體物質(zhì)的量減少的量等于參加反應的氧氣的量，再根據(jù)v=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$計算用氧氣表示的化學反應速率；
（5）反應（3）中的反應為：2NO+O₂?2NO₂ ，I處于平衡狀態(tài)，根據(jù)K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c{\;}^{2}（NO）•c（O{\;}_{2}）}$計算平衡常數(shù)，計算II、Ⅲ中濃度熵Qc，與平衡常數(shù)比較判斷反應進行方向，進而判斷v_正、v_逆的相對大小．

解答 解：A、B、C、D都是中學化學中的常見化合物，均由周期表前18號元素組成，D為紅綜色氣體，則D為NO₂，甲、乙是兩種單質(zhì)，甲和乙反應生成A，電解A生成甲和乙，且C能和甲反應生成二氧化氮，反應①②均是工業(yè)生產(chǎn)中的重要反應，故甲為O₂，乙是Al，A是Al₂O₃，氧氣和B反應生成E和C，C和氧氣反應生成二氧化氮，所以C是NO，B是NH₃，
（1）甲和乙發(fā)生化合反應，電解A是氧氣和水屬于分解反應，該反應中沒有復分解反應和置換反應，故選：cd；
（2）反應①的化學方程式是：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O，故答案為：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O；
（3）反應③為：2NO+O₂?2NO₂ ，根據(jù)圖2知，該反應是放熱反應，則反應方程式為：2NO+O₂?2NO₂ △H＜0，提高一氧化氮的轉(zhuǎn)化率，可以采取的措施有：降低溫度、增大壓強、增大氧氣的量、減少二氧化氮的量，而使用催化劑，加快反應速率，不影響平衡移動，加入NO，平衡向正反應方向移動，但NO的轉(zhuǎn)化率降低，故選：BC；
（4）若將1 molO₂和2mol NO混合充入容積為2L的密閉容器中，3分鐘后反應達到平衡．平衡后混合氣體總物質(zhì)的量為2.55mol，根據(jù)2NO+O₂?2NO₂ 可知，反應后氣體物質(zhì)的量減少的量等于參加反應的氧氣的量，故參加反應氧氣為1mol+2mol-2.55mol=0.45mol，則用氧氣表示的化學反應速率=$\frac{\frac{0.45mol}{2L}}{3min}$=0.075 mol/（L•min），
故答案為：0.075；
（5）反應（3）中的反應為：2NO+O₂?2NO₂ ，I處于平衡狀態(tài)，故該溫度下的平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c{\;}^{2}（NO）•c（O{\;}_{2}）}$=$\frac{（\frac{0.2}{2}）^{2}}{（{\frac{0.1}{2}）}^{2}（\frac{0.2}{2}）}$=20，
II中反應的濃度熵Qc=$\frac{（{\frac{1}{2}）}^{2}}{（{\frac{0.4}{2}）}^{2}（\frac{0.1}{2}）}$=125＞20，反應向逆反應進行，故v_正＜v_逆，
Ⅲ中反應的濃度熵Qc=$\frac{（{\frac{0.8}{2}）}^{2}}{（\frac{1.2}{2}）^{2}（\frac{0.6}{2}）}$=$\frac{4}{27}$＜20，反應向正反應進行，故v_正＞v_逆，
故答案為：20；v_正＜v_逆；v_正＞v_逆．

點評 本題考查無機物推斷、化學反應速率計算、化學平衡影響因素、化學平衡常數(shù)計算、反應熱計算，側(cè)重考查學生對知識遷移運用，需要學生具備知識的基礎，難度中等．