Question

（16分）氮是地球上含量豐富的一種元素，氮元素的單質(zhì)及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活中有著重要作用。

（1）根據(jù)右側(cè)能量變化示意圖，請寫出NO₂和CO反應(yīng)的熱化學(xué)方程式                 。

（2）在固定體積的密閉容器中，進行如下化學(xué)反應(yīng)：N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g)  △H < 0  ，其平衡常數(shù)K與溫度T的關(guān)系如下表：

T/K	298	398	498
平衡常數(shù)K	4.1×106	K1	K2

 

 

 

①該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式：K=                            

②試判斷K₁       K₂（填寫“>”，“=”或“<”）

③下列各項能說明該反應(yīng)已達到平衡狀態(tài)的是        （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)壓強保持不變                          d．混合氣體的密度保持不變

（3）對反應(yīng)N₂O₄(g)2NO₂(g)  △H > 0 ，在溫度分別為T₁、T₂時，平衡體系中NO₂的體積分?jǐn)?shù)隨壓強變化曲線如右圖所示，下列說法正確的是            。

a．A、C兩點的反應(yīng)速率：A＞C

b．A、C兩點的化學(xué)平衡常數(shù)：A＞C

c．A、C兩點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

（4）一定溫度下，在1L密閉容器中充入1molN₂和3molH₂并發(fā)生反應(yīng)。若容器容積恒定，10min達到平衡時，氣體的總物質(zhì)的量為原來的7/8，則N_­2的轉(zhuǎn)化率a(N₂)=             ， 以NH₃表示該過程的反應(yīng)速率v(NH₃)=               。

(5)  實驗室制取氨氣的化學(xué)反應(yīng)方程式                                        .

 

Answer 1

【答案】

（1）NO₂(g) + CO(g) = NO(g) + CO₂(g)    △H =－234KJ/mol 

（2）①C²(NH₃)/C(N₂)·C³(H₂)     ②>         ③c       

（3）cd  （多選或錯選不得分，少選扣1分） 

（4）25%     0.05mol/（L·min）  （無單位或單位錯誤扣1分）

(5)  2NH₄Cl + Ca(OH)₂2 NH₃ ↑+ CaCl₂ +2 H₂O

【解析】（1）根據(jù)圖像可知，反應(yīng)物的總能量高于生成物上網(wǎng)總能量，因此是放熱反應(yīng)，反應(yīng)熱是134kJ/mol－368kJ/mol＝－234KJ/mol，所以熱化學(xué)方程式為NO₂(g) + CO(g) = NO(g) + CO₂(g)    △H =－234KJ/mol 。

（2）①平衡常數(shù)是在一定條件下，可逆反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，生成物濃度的冪之積和反應(yīng)物濃度的冪之積的比值，所以表達式為K＝C²(NH₃)/C(N₂)·C³(H₂)。

②由于時放熱反應(yīng)，因此升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動，所以平衡常數(shù)減小，即K₁＞K₂。

③在一定條件下，當(dāng)可逆反應(yīng)中正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等時（但不為0），各種物質(zhì)的濃度或含量均不再發(fā)生變化的狀態(tài)，是化學(xué)平衡狀態(tài)平衡時濃度不再發(fā)生變化，但物質(zhì)之間的濃度不一定相等或滿足某種關(guān)系，因此a不正確；b中反應(yīng)速率的方向相反，但不滿足反應(yīng)速率之比是相應(yīng)的化學(xué)計量數(shù)之比，不正確；根據(jù)反應(yīng)式可知，反應(yīng)是體積減小的，所以壓強也是減小的，因此當(dāng)壓強不再發(fā)生變化時，可以說明，c正確；密度是混合氣的質(zhì)量和容器容積的比值，在反應(yīng)過程中質(zhì)量和容積始終是不變的，所以d不正確，答案選c。

（3）A、C兩點的溫度相同，但C點壓強大，所以C點點反應(yīng)速率大于A點反應(yīng)速率，a不正確；A、C兩點的溫度相同，平衡常數(shù)相同，b不正確；由于反應(yīng)是體積增大的，所以增大壓強，平衡向逆反應(yīng)方向移動，A點轉(zhuǎn)化率高，c正確；因為反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，由狀態(tài)B到狀態(tài)A，NO₂的體積分?jǐn)?shù)增大，說明平衡向正反應(yīng)方向移動，所以通過加熱可以實現(xiàn)，d正確，答案選cd。

（4）設(shè)消耗氮氣是x，則同時消耗氫氣是3x，生成氨氣是2x，所以1－x＋3－3x＋2x＝4×7/8，解得x＝0.25，所以氮氣的轉(zhuǎn)化率是25％。

（5）實驗室利用熟石灰和氯化銨加熱制取氨氣，方程式為 2NH₄Cl + Ca(OH)₂2 NH₃ ↑+ CaCl₂ +2 H₂O。