Question

【題目】氮的固定意義重大，氮肥的大面積使用提高了糧食產量。

(1)目前人工固氮有效且有意義的方法是_______________(用一個化學方程式表示)。

(2)自然界發(fā)生的一個固氮反應是N2(B)+O2(g) 2NO(g)，已知N2、O2、NO三種分子中化學鍵斷裂所吸收的能量依次為946kJ·mol-1、498kJ·mol-1、632kJ·mol-1，則該反應的△H=____kJ·mol-1。

(3)恒壓100kPa時，反應2NO(g)+O2(g)2NO2(g)中NO的平衡轉化率與溫度的關系曲線如圖1，反應2NO2(g)N2O4(g)中NO2的平衡轉化率與溫度的關系曲線如圖2。

①圖1中A、B、C三點表示不同溫度、壓強下2NO(g)+O2(g)2NO2(g)達到平衡時NO的轉化率，則____________點對應的壓強最大。

②恒壓100kPa、25℃時，2NO2(g) N2O4(g)平衡體系中N2O4的物質的量分數為______________，列式計算平衡常數Kp=____________。(Kp用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓×物質的量分數)

(4)室溫下，用往射器吸入一定量NO2氣體，將針頭插入膠塞密封，然后迅速將氣體體積壓縮為原來的一半并使活塞固定，此時手握針筒有熱感，繼續(xù)放置一段時間。從活塞固定時開始觀察，氣體顏色逐漸__________(填“變深”或“變淺”)，原因是________________。[已知2NO2(g)N2O4(g)在幾微秒內即可達到化學平衡]

Answer 1

【答案】 N2+3H2 2NH3 +180 B 66.7% (100KPa/66.7%)/[100KPa/(1-66.7%]2 變淺 活塞固定時2NO2(g) N2O4(g)已達平衡狀態(tài)，因反應是放熱反應，放置時氣體溫度下降，平衡向正反應方向移動，NO2濃度降低

【解析】分析:(1)游離態(tài)的氮元素反應生成化合態(tài)氮元素為氮的固定，如工業(yè)合成氨；(2)熱化學方程式中，反應焓變=反應物的總鍵能-生成物的總鍵能,據此計算；(3)①2NO(g)+O2(g)2NO2(g)，反應是氣體體積減小的反應壓強越大平衡正向進行,圖中曲線上各點為等壓不等溫,通過控制變量做等溫線確定ABC三點與曲線交點等溫不等壓,從而確定曲線以下的點壓強小于100kPa,曲線以上的點壓強大于100kPa；②利用三段法列式計算,恒壓100kPa、25時NO2的轉化率為80%,設起始量二氧化氮物質的量為x,
2NO2(g) N2O4(g)
起始量(mol) x 0
變化量(mol) 0.8x 0.4x
平衡量(mol) 0.2x 0.4x
平衡體系中N2O4的物質的量分數=×100%=66.7%，
Kp用平衡分壓代替平衡濃度計算,分壓=總壓×物質的量分數列式計算；
(4)壓縮活塞平衡正移,反應放熱,針管微熱,活塞固定時2NO2(g) N2O4(g)已達平衡狀態(tài),放置時氣體溫度下降,平衡向正反應方向移動, NO2濃度降低,顏色變淺。

詳解:(1)游離態(tài)的氮元素反應生成化合態(tài)氮元素為氮的固定,如工業(yè)合成氨,反應的化學方程式為: N2+3H2 2NH3，因此，本題正確答案是: N2+3H2 2NH3；
(2) N2(B)+O2(g) 2NO(g)，已知N2、O2、NO三種分子中化學鍵斷裂所吸收的能量依次為946kJ·mol-1、498kJ·mol-1、632kJ·mol-1，則該反應的△H=（946kJ·mol-1+498kJ·mol-1）-2×632kJ·mol-1=+180kJ·mol-1，因此，本題正確答案是:+180；
(3)①圖中曲線上各點為等壓不等溫,通過控制變量做等溫線確定ABC三點與曲線交點等溫不等壓,從而確定曲線以下的點壓強小于100kPa,曲線以上的點壓強大于100kPa,所以B點壓強最大，因此，本題正確答案是:B;

②25時NO2的轉化率為80%,設起始量二氧化氮物質的量為x,
2NO2(g) N2O4(g)
起始量(mol) x 0
變化量(mol) 0.8x 0.4x
平衡量(mol) 0.2x 0.4x
平衡體系中N2O4的物質的量分數=×100%=66.7%，
Kp用平衡分壓代替平衡濃度計算,分壓=總壓物質的量分數,
則Kp=(100KPa/66.7%)/[100KPa/(1-66.7%]2
因此，本題正確答案是: 66.7% ;(100KPa/66.7%)/[100KPa/(1-66.7%]2 。
(4)壓縮活塞平衡正移,反應放熱,針管微熱,活塞固定時2NO2(g) N2O4(g)已達平衡狀態(tài),放置時氣體溫度下降,平衡向正反應方向移動,NO2濃度降低,顏色變淺。
因此，本題正確答案是：變淺；活塞固定時2NO2(g) N2O4(g)已達平衡狀態(tài)，因反應是放熱反應，放置時氣體溫度下降，平衡向正反應方向移動，NO2濃度降低。