Question

7．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．

（1）如圖1是1mol NO₂氣體和1mol CO反應(yīng)生成CO₂和NO過(guò)程中能量變化示意圖，請(qǐng)寫出NO₂氣體和CO反應(yīng)的熱化學(xué)方程式NO₂（g）+CO（g）=NO（g）+CO₂（g）△H=-234 kJ•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)：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0 該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式是K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）•{c}^{3}（{H}_{2}）}$．已知平衡常數(shù)K與溫度T的關(guān)系如表：

T/℃	400	300
平衡常致K	K1	K2

①試判斷K₁＜K₂（填寫“＞”“=”或“＜”）
②下列各項(xiàng)能說(shuō)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的濃度之比為1：3：2    b．v（N₂）（正）=3v（H₂）（逆）
c．容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變                    d．混合氣體的密度保持不變
③合成氨在農(nóng)業(yè)和國(guó)防中有很重要的意義，在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中，常采用下列措施，其中可以用勒夏特列原理解釋的是BD（填字母）．
A．采用較高溫度（400℃～500℃）   B．將生成的氨液化并及時(shí)從體系中分離出來(lái)
C．用鐵觸媒加快化學(xué)反應(yīng)速率       D．采用較高壓強(qiáng)（20MPa～50MPa）
（3）對(duì)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(shuō)法正確的是CD
a．A、C兩點(diǎn)的反應(yīng)速率：A＞C
b．B、C兩點(diǎn)的氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量：B＜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）由圖可知，1mol NO₂和1mol CO反應(yīng)生成CO₂和NO放出熱量368-134=234kJ，根據(jù)熱化學(xué)方程式書寫原則進(jìn)行書寫；
（2）依據(jù)平衡常數(shù)等于平衡生成物濃度的冪次方乘積除以反應(yīng)物濃度的冪次方乘積；
①根據(jù)降低溫度平衡放熱方向移動(dòng)以及平衡正向移動(dòng)平衡常數(shù)增大；
②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；
③化學(xué)平衡移動(dòng)原理是指溫度、濃度、壓強(qiáng)等因素對(duì)化學(xué)平衡的移動(dòng)造成的影響；
（3）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．B和C的體積分?jǐn)?shù)相等；
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）由圖可知，1mol NO₂和1mol CO反應(yīng)生成CO₂和NO放出熱量368-134=234kJ，反應(yīng)熱化學(xué)方程式為NO₂（g）+CO（g）=NO（g）+CO₂（g）△H=-234 kJ•mol^-1，故答案為：NO₂（g）+CO（g）=NO（g）+CO₂（g）△H=-234 kJ•mol^-1；
（2）N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0，平衡常數(shù)計(jì)算表達(dá)式K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）•{c}^{3}（{H}_{2}）}$，故答案為：$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）•{c}^{3}（{H}_{2}）}$；
①根據(jù)降低溫度平衡放熱方向移動(dòng)以及平衡正向移動(dòng)平衡常數(shù)增大，所以K₁＜K₂，故答案為：＜；
②a．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(shuō)明到達(dá)平衡，即3v（N₂）_正=v（H₂）_逆說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡，故b錯(cuò)誤；
c．反應(yīng)前后氣體體積減小，若壓強(qiáng)不變，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡，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；
③A．加熱到500℃合成氨是放熱反應(yīng)，升溫會(huì)使平衡逆向移動(dòng)，降低轉(zhuǎn)化率，升溫的目的是為了保證催化劑的催化活性，加快化學(xué)反應(yīng)速率，不能用勒夏特列原理解釋，故錯(cuò)誤；
B．將生成的氨液化并及時(shí)從體系中分離出來(lái)，將氨及時(shí)液化分離，利于化學(xué)平衡正向移動(dòng)，有利于氨的合成，故正確；
C．用鐵作催化劑加快化學(xué)反應(yīng)速率，催化劑不能使平衡移動(dòng)，使用催化劑是為了加快化學(xué)反應(yīng)速率，用勒夏特列原理無(wú)法解釋，故錯(cuò)誤；
D．采用較高壓強(qiáng)（20Mpa-50MPa），合成氨是氣體體積減小的反應(yīng)，加壓至20～50MPa，有利于化學(xué)平衡正向移動(dòng)，有利于氨的合成，故正確；
故選：BD；
（3）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．B和C的體積分?jǐn)?shù)相等，所以B、C兩點(diǎn)的氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量相等，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．

點(diǎn)評(píng) 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(duì)學(xué)生能力的考查．