Question

【題目】氮及其化合物在工農業生產生活中有著重要應用，減少氮的氧化物在大氣中的排放是環境保護的重要內容之一。

（1）已知:N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+180.5kJ/mol

C(s)+O2(g)=CO2(g) △H=-393.5kJ/mol

2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H=-221kJ/mol

若某反應的平衡常數表達式為：k=[c(N2)·c2(CO2)]/[c2(NO)·c(CO)2]，請寫出此反應的熱化學方程式：___________。

（2）N2O5 在一定條件下可發生分解:2N2O5（g）=4NO2（g）+O2（g），某溫度下恒容密閉容器中加入一定量 N2O5，測得 N2O5 濃度隨時間的變化如下表:

t/min	0.00	1.00	2.00	3.00	4.00	5.00
c(N2O5)/(mol/L)	1.00	0.71	0.50	0.35	0.25	0.17

①反應開始時體系壓強為 P0，第 2.00min 時體系壓強為 P1，則 P1:P0=_________。2.00~5.00min 內用 NO2 表示的該反應的平均反應速率為_________。

②一定溫度下，在恒容密閉容器中充入一定量 N2O5 進行該反應，能判斷反應已達到化學平衡狀態的是________（填字母序號）。

a.NO2 和 O2 的濃度比保持不變 b.容器中壓強不再變化

c.2v 正（NO2）=v 逆（N2O5） d.氣體的平均相對分子質量為 43.2，且保持不變

（3）平衡常數 Kp 是用反應體系中氣體物質的分壓來表示的，即將K表達式中平衡濃度用平衡分壓代替，分壓=總壓 × 物質的量分數，例如:p（NO2）=p總·x（NO2）(x表示氣體的物質的量分數)。

N2O4 與 NO2 轉換的熱化學方程式為N2O4(g)2NO2(g) △H=+24.4kJ/mol

上述反應中，正反應速率 v正=k正·p（N2O4），逆反應速率v逆=k逆·p2（NO2），其中k正、k逆為速率常數，則 Kp 為_________（以 k 正、k 逆表示）。

（4）下圖是密閉反應器中按 n（N2）:n（H2）=1:3 投料后，在 200℃、400℃、600℃下，合成 NH3 反應達到平衡時，混合物中 NH3 的物質的量分數隨壓強的變化曲線，已知該反應為放熱反應。

①曲線 a 對應的溫度是________。

②M 點對應的 H2 的轉化率是___________。

（5）工業上常用氨水吸收二氧化硫，可生成（NH4）2SO3。通過計算判定（NH4）2SO2 溶液的酸堿性________。（寫出計算過程，并用簡要的文字加以說明）（已知：氨水Kb=1.8×10-5；H2SO3：Ka1=1.3×10-2 Ka2=6.3×10-8）

Answer 1

【答案】 2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO(g)△H=-746.5kJ/mol 7:4 0.22mol.L-1.min-1 b k正/k逆 200℃ 75% 顯堿性（計算略）

【解析】(1)若某反應的平衡常數表達式為：k=，反應為2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)，①N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H=+180.5kJmol-l，②C(s)+O2(g)=CO2(g)△H=-393.5kJmol-l，③2C(s)+O2(g)=2CO(g)△H=-221kJmol-l，蓋斯定律計算②×2-③-①得到2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)△H=-746.5kJmolˉ1，故答案為：2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)△H=-746.5kJmolˉ1；

(2)①相同條件下，氣體的物質的量之比等于其壓強之比；

2N2O5(g)═4NO2(g)+O2(g)

開始(mol/L)1.00 0 0

反應(mol/L)0.501.00 0.25

2min(mol/L)0.50 1.00 0.25

反應前后氣體的壓強之比等于其物質的量之比，所以p1：p0=(0.5+1.0+0.25)mol：1.00mol=，2.00min～5.00min內，v(N2O5)=mol/(L·min)=0.11mol/(L·min)，再根據同一時間段內各物質的反應速率之比等于其計量數之比得NO2的反應速率=2v(N2O5)=0.22molL-1min-1，故答案為：=；0.22molLˉ1minˉ1；

②a．NO2和O2的濃度比始終都不變，不能確定反應是否達到化學平衡狀態，故a錯誤；b．容器中壓強不再變化，反應已達到化學平衡狀態，故b正確；c．υ正(NO2)=2υ逆(N2O5)才表示正逆反應速率相等，因此2v 正(NO2)=v 逆(N2O5)，說明不是平衡狀態，故c錯誤；d．根據方程式NO2(g)與O2(g)的混合氣體的平均相對分子質量為=43.2，平衡時，含有N2O5，氣體的平均相對分子質量大于43.2，且保持不變，故d錯誤；故答案為：b；

(3)平衡時正逆速率相等，由v正=k正．p(N2O4)，v逆=k逆．p2(NO2)，聯立可得Kp=，故答案為：；

(4)①合成氨的反應為放熱反應，反應溫度越高，越不利于反應的進行，曲線a的氨氣的物質的量分數最高，其反應溫度對應相對最低，所以a曲線對應溫度為200°C，故答案為：200°C；

②在M點氨氣的物質的量為60%，剩余40%，因為反應器中按n(N2)：n(H2)=1：3投料，故剩余氫氣物質的量為30%，因為N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，即發生反應的氫氣物質的量90%，所以M點對應氫氣的轉化率=×100%=75%，故答案為：75%；

(5)銨根離子的水解平衡常數===××10-9；亞硫酸根離子的第一步水解平衡常數===××10-6；亞硫酸根離子的水解程度大于銨根離子，溶液顯堿性，故答案為：顯堿性。