Question

氮是一種地球上含量豐富的元素，氮及其化合物的研究在生產、生活中有著重要意義。
（1）下圖是1 mol NO₂和1 mol CO反應生成CO₂和NO過程中能量變化示意圖，寫出NO₂和CO反應的熱化學方程式                                 。

（2）已知：N₂(g)+ O₂(g)＝2 NO(g) △H＝＋180 kJ ? mol^-1
2NO(g)+2 CO(g)＝N₂(g) + 2 CO₂(g) △H＝－746 kJ ? mol^-1
則反應CO(g) +O₂(g)＝CO₂(g)的 △H＝         kJ ? mol^-1。
（3）在一固定容積為2L的密閉容器內加入0.2 mol的N₂和0.6 mol的H₂，在一定條件下發生如下反應： N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃(g) △H ＜0， 若第5分鐘時達到平衡，此時測得NH₃的物質的量為0.2 mol，平衡時H₂的轉化率為     。
（4）在固定體積的密閉容器中，1.0×10³ kPa時，發生反應 N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g)  △H＜0，其平衡常數K與溫度T的關系如下表：

T/K	298	398	498
平衡常數K	51	K1	K2

 
① K₁      K₂（填寫“＞”、“＝”或“＜”）
②下列各項能說明上述合成氨反應一定達到平衡狀態的是       （填字母）。
a、容器內N₂、H₂、NH₃的濃度之比為1:3:2
b、NH₃的濃度保持不變
c、容器內壓強保持不變
d、混合氣體的密度保持不變

Answer 1

（1）NO2 (g)+CO(g)= CO2(g)+NO(g)  ΔH＝－234kJ/mol
（2）—283
（3）50%
（4）① ＞   ②  b c 

試題分析：（1）NO₂和CO反應的熱化學方程式為NO₂（g）+CO（g）=CO₂（g）+NO（g）△H=（134kJ/mol）-（368kJ/mol）="-234" kJ?mol-1;故（2）已知：①N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180kJ?mol-1,②2NO（g）+2CO（g）=N₂（g）+2CO₂（g）△H=-746kJ?mol-1，利用蓋斯定律將①×1/2+②×1/2可得CO（g）+1/2O₂（g）=CO₂（g）△H=1/2×（+180kJ?mol-1+（-746kJ?mol-1））=-283J?mol-1;
（3）       N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始（moL/L） 0.1      0.3      0
轉化（moL/L）0.05     0.15     0.1
平衡（moL/L）0.05     0.15     0.1
前5分鐘的平均反應速率v（N₂）="0.05mol/L/5min=0.01" mol?L-1?min-1，平衡時H₂的轉化率為0.15/0.3×100%=50%；（4）反應為放熱反應，生成溫度平衡向逆反應方向移動，平衡常數減小，則K₁＞K₂；（5）a、容器內N₂、H₂、NH₃的濃度之比為1：3：2，不能說明達到判斷狀態，取決于起始配料比和轉化程度，故a錯誤；b、NH₃的濃度保持不變，可說明達到平衡狀態，故b正確；c、容器內壓強保持不變，可說明達到平衡狀態，故c正確；d、因體積不變，質量不變，則混合氣體的密度保持不變，不能達到平衡狀態，故d錯誤。