Question

6．氮是地球上含量豐富的一種元素，氮及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活中有著重要作用，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）圖1是1mol NO₂氣體和1mol CO氣體反應(yīng)生成CO₂氣體和NO氣體過程中能量變化示意圖，請寫出NO₂和CO反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：NO₂（g）+CO（g）=CO₂（g）+NO（g）△H=-234kJ•mol^-1；
已知：N₂ （g）+2NO₂ （g）?4NO（g）△H=+292.3kJ•mol^-1，
則反應(yīng)：2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g） 的△H=-760.3kJ•mol^-1；
（2）一定溫度下，在體積為2L的恒容密閉容器中充入20mol NO₂和5mol O₂發(fā)生反應(yīng)：4NO₂（g）+O₂（g）?2N₂O₅（g）；已知體系中n（NO₂）隨時間變化如表：

t（s）	0	500	1000	1500
n（NO2）（mol）	20	13.96	10.08	10.08

①寫出該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式：K=$\frac{{c}^{2}（{N}_{2}{O}_{5}）}{{c}^{4}（N{O}_{2}）•c（{O}_{2}）}$，已知：K₃₀₀⁰_C＞K₃₅₀⁰_C，則該反應(yīng)是放熱反應(yīng)（填“放熱”或“吸熱”）；
②反應(yīng)達(dá)到平衡后，NO₂的轉(zhuǎn)化率為49.6%，若要增大NO₂的轉(zhuǎn)化率，可采取的措施有AD
A．降低溫度      B．充入氦氣，使體系壓強(qiáng)增大
C．再充入NO₂    D．再充入4mol NO₂和1mol O₂
③圖2中表示N₂O₅的濃度的變化曲線是c，用O₂表示從0～500s內(nèi)該反應(yīng)的平均速率v=1.51×10^-3mol•L^-1•s^-1．

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，結(jié)合熱化學(xué)方程式的書寫規(guī)則書寫；利用寫出的熱化學(xué)方程式，結(jié)合給出的熱化學(xué)方程式，利用蓋斯定律，獲得所需熱化學(xué)方程式的焓變；
（2）①化學(xué)平衡常數(shù)為生成物濃度系數(shù)次冪的乘積與反應(yīng)物濃度系數(shù)次冪乘積的比值；溫度低，化學(xué)平衡常數(shù)大，則正反應(yīng)放熱；
②NO₂轉(zhuǎn)化率為已轉(zhuǎn)化的NO₂物質(zhì)的量與起始物質(zhì)的量的百分比；增大NO₂的轉(zhuǎn)化率，促進(jìn)反應(yīng)的正向移動即可；
③N₂O₅為生成物且反應(yīng)為可逆反應(yīng)，反應(yīng)不可能進(jìn)行到底，以此判斷表示N₂O₅的濃度的變化曲線；求出NO₂的反應(yīng)速率，利用反應(yīng)速率之比等于計量數(shù)之比，求得O₂的平均速率．

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：①NO₂（g）+CO（g）=CO₂（g）+NO（g）△H=-234kJ•mol^-1；②N₂ （g）+2NO₂ （g）?4NO（g）△H=+292.3kJ•mol^-1，反應(yīng)①×2-②，可得到：2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g），△H=-760.3kJ•mol^-1；
故答案為：NO₂（g）+CO（g）=CO₂（g）+NO（g）△H=-234kJ•mol^-1；-760.3kJ•mol^-1；
（2）①化學(xué)平衡常數(shù)為生成物濃度系數(shù)次冪的乘積與反應(yīng)物濃度系數(shù)次冪乘積的比值，即K=$\frac{{c}^{2}（{N}_{2}{O}_{5}）}{{c}^{4}（N{O}_{2}）•c（{O}_{2}）}$；溫度低，化學(xué)平衡常數(shù)大，則正反應(yīng)放熱，
故答案為：$\frac{{c}^{2}（{N}_{2}{O}_{5}）}{{c}^{4}（N{O}_{2}）•c（{O}_{2}）}$；放熱；
②轉(zhuǎn)化的NO₂的物質(zhì)的量為20mol-10.08mol=9.92mol，轉(zhuǎn)化率為$\frac{9.92mol}{20mol}×100%$=49.6%；
A、該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低溫度，化學(xué)平衡向右移動，故A正確；
B、反應(yīng)氣體濃度不變，化學(xué)平衡不移動，故B錯誤；
C、再充入NO₂，轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量增大，但是起始的物質(zhì)的量增大較多，轉(zhuǎn)化率降低，故C錯誤；
D、加入氣體比例與原平衡NO₂的轉(zhuǎn)化率相同，由于加入氣體后，體系壓強(qiáng)增大，NO₂的轉(zhuǎn)化率增大，故D正確；
故答案為：49.6%；AD；
③N₂O₅為生成物濃度增大，反應(yīng)為可逆反應(yīng)，不可能進(jìn)行到底，即N₂O₅的濃度不可能達(dá)到5mol/L；NO₂從0～500s的化學(xué)反應(yīng)速率為：$\frac{（20-13.96）mol}{2L•500s}$=6.04×10^-3mol•L^-1•s^-1，則O₂速率為$\frac{6.04×10-3mol•{L}^{-1}•{s}^{-1}}{4}$=1.51×10^-3mol•L^-1•s^-1，
故答案為：c；1.51×10^-3mol•L^-1•s^-1．

點評 本題綜合考查化學(xué)平衡影響因素、化學(xué)平衡的計算，為高考常見題型和高頻考點，側(cè)重于學(xué)生的分析、計算能力的考查，題目計算量較大，難度較大，關(guān)鍵是構(gòu)建平衡建立的等效途徑，注意從正、逆不同方向建立的等效平衡轉(zhuǎn)化率、反應(yīng)熱的關(guān)系．