Question

10．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1；請(qǐng)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．
（2）在固定體積的密閉容器中，進(jìn)行如下化學(xué)反應(yīng)3A（s）+4B（g）?4C（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(dá)式：K=$\frac{{c}^{4}（C）}{{c}^{4}（B）}$．
②試判斷K₁＜K₂（填寫“＞”，“=”或“＜”）．
③下列各項(xiàng)能說明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)韻是bd （填字母）．
a．容器內(nèi)B．C的濃度之比為1：1
b．v（B）_正=v（C）_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）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，下列說法正確的是cd．
a．A、C兩點(diǎn)的反應(yīng)速率：A＞C  　　 b．A、C兩點(diǎn)的化學(xué)平衡常數(shù)：A＞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
（4）一定溫度下，在l L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(dá)到平衡時(shí)，氣體的總物質(zhì)的量為原來的$\frac{7}{8}$，則N₂的轉(zhuǎn)化率a（N₂）=25%，以NH₃表示該過程的反應(yīng)速率v（NH₃）=0.05mol/L•min．

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；
（2）①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；
②根據(jù)升高溫度平衡吸熱方向移動(dòng)以及平衡逆向移動(dòng)平衡常數(shù)減��；
③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．
間接標(biāo)志：①混合氣體的總壓強(qiáng)、總體積、總物質(zhì)的量不隨時(shí)間的改變而改變（m+n≠p+q）；②各物質(zhì)的濃度、物質(zhì)的量不隨時(shí)間的改變而改變；③各氣體的體積、各氣體的分壓不隨時(shí)間的改變而改變；
（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．A、C兩點(diǎn)都在等溫線上，平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)；
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)；
（3）依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算，利用轉(zhuǎn)化率、反應(yīng)速率概念的含義計(jì)算；
（4）依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算，結(jié)合轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)速率概念分析計(jì)算．

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NO₂（g）+CO（g）=CO₂（g）+NO（g）△H=-234kJ•mol^-1，
故答案為：NO₂（g）+CO（g）=CO₂（g）+NO（g）△H=-234kJ•mol^-1；
（2）①3A（s）+4B（g）?4C（g）△H＞0，平衡常數(shù)計(jì)算表達(dá)式k=$\frac{{c}^{4}（C）}{{c}^{4}（B）}$，故答案為：$\frac{{c}^{4}（C）}{{c}^{4}（B）}$；
②3A（s）+4B（g）?4C（g）△H＞0為吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡正向移動(dòng)，平衡常數(shù)增大，所以K₁＜K₂，故答案為：＜；
③a．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)BC的濃度之比不一定為為1：1，和起始量有關(guān)，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)之比說明到達(dá)平衡，即v（B）_正=v（C）_逆，說明反應(yīng)達(dá)到平衡，故b正確；
c．反應(yīng)前后氣體體積不變，若壓強(qiáng)不變，不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡，故c錯(cuò)誤；
容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變
d．反應(yīng)前后氣體的質(zhì)量變化，容器的體積不變，所以密度該變，所以混合氣體的密度保持不變，說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故d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．A、C兩點(diǎn)都在等溫線上，平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，所以化學(xué)平衡常數(shù)：A=C，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b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；
（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(dá)到平衡時(shí)，氣體的總物質(zhì)的量為原來的八分之七；設(shè)反應(yīng)的氮?dú)馕镔|(zhì)的量為x；
              N₂+3H₂=2NH₃
起始量（mol）  1   3   0
變化量（mol）  x   3x  2x
平衡量（mol）1-x   3-3x 2x
（1-x）+（3-3x）+2x=（1+3）×$\frac{7}{8}$x=0.25mol
則N₂的轉(zhuǎn)化率a（N₂）=25%；
以NH₃表示該過程的反應(yīng)速率v（NH₃）=$\frac{\frac{0.5mol}{1L}}{10min}$=0.05mol/L•min，
故答案為：25%；0.05mol/L•min．

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)的判斷和計(jì)算等，題目難度中等，側(cè)重對(duì)學(xué)生能力的考查．