Question

I.科學家一直致力于“人工固氮”的方法研究。目前合成氨的技術原理為氮氣和氫氣在高溫高壓催化劑條件下生成氨氣，一定條件下，向一個2L的密閉容器中充入2molN₂和6molH₂，反應達平衡時生成NH₃的濃度為0.5mol/L，并放出QkJ熱量，該反應的熱化學方程式可表示為______。

II.已知：N₂O₄(g)2NO₂(g)  △H＝＋57.20kJ/mol。

在100⁰C時，將0.100molN₂O₄氣體充入lL恒容抽空的密閉容器中，每隔一定時間對該容器內的物質濃度進行分析得到下表數據：

時間（s）	0	20	40	60	80
c(N2O4)/mol	0.100	c1	0.050	c3	c4
c(NO2)/mol	0.000	0.060	c2	0.120	0.120

 

(1)該反應的平衡常數表達式為______；從表中數據分析：c₁ ______c₂、c₃______c₄(選填“>”、“<”或“=”）。

(2)在右圖中畫出并標明此反應中N₂O₄和NO₂的濃度隨時間變化的曲線。

(3)在上述條件下，從反應開始至達到化學平衡時，四氧化二氮的平均反應速率為______。

(4)若起始時充入NO₂氣體0.200mol，則達到平衡時NO₂ 氣體的轉化率為______；其它條件不變時，下列措施能提高NO₂轉化率的是______ (填字母）。

A.減小NO₂的濃度   B.降低溫度       C.增加NO₂的濃度

D.升高溫度       E.再充入一定量的He

(5)向容積相同、溫度分別為T₁和T₁的兩個密閉容器中分別充入等量NO₂，發生反應：2NO₂ N₂O₄(g) (g)  △H＝－57.20kJ/mol。恒溫恒容下反應相同時間后，分別測得體系中NO₂的百分含量分別為a₁和a₂。巳知T₁<T₂,則a₁____a₂ (選擇A、B、C、D填空）。

A.大于     B.小于     C.等于    D.以上都有可能

 

Answer 1

【答案】

．(14分)Ⅰ. N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g)  △H＝－2QkJ/mol（2分）

Ⅱ. （1）K＝或 ； ＜；    ＝  （每空1分，共3分）

（2）       (2分）

（3） 0.001mol/(L·s)（1分）（4） 40% (2分） B C（2分）  （5） D（2分）

【解析】

試題分析：Ⅰ.反應達平衡時生成NH₃的濃度為0.5mol/L，并放出QkJ熱量，即生成0.5mol/L×2L＝1mol氨氣時放出QkJ熱量，所以該反應的熱化學方程式為N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g)  △H＝－2QkJ/mol。

Ⅱ.（1）化學平衡常數是在一定條件下，當可逆反應達到平衡狀態時，生成物濃度的冪之積和反應物濃度的冪之積的比值，所以根據方程式可知，該反應的平衡常數K＝；根據表中數據可知，20s時生成NO₂是0.060mol，則根據方程式可知，消耗N₂O₄的物質的量是0.030mol，因此c₁＝0.100mol－0.030mol＝0.070mol。反應由20s進行到40s時消耗N₂O₄是0.070mol－0.050mol＝0.020mol.根據方程式可知，生成NO₂是0.040mol，所以c₂＝0.060mol＋0.040mol＝0.100mol，所以c₁＜c₂；反應進行到60s時反應達到平衡狀態，所以c₃＝c₄。

（2）根據表中數據可知，平衡時生成NO₂是0.120mol，所以消耗N₂O₄是0.060mol，則N₂O₄的平衡量是0.040mol，所以此反應中N₂O₄和NO₂的濃度隨時間變化的曲線為。

（3）從反應開始至達到化學平衡時，四氧化二氮的平均反應速率為＝0.001mol/(L·s)。

（4）               2NO₂(g)N₂O₄(g)

起始濃度（mol/L）   0.200         0

轉化濃度（mol/L）   2x           x

平衡濃度（mol/L）  0.200－2x     x

則該反應的平衡常數＝＝

由于逆反應的平衡常數是正反應平衡常數的倒數，所以＝，解得x＝0.04，所以NO₂的轉化率＝×100%＝40%；

A、減小NO₂的濃度，相當于降低壓強，平衡向逆反應方向移動，NO₂轉化率降低，A不正確；B、反應放熱，降低溫度平衡向正反應方向移動，NO₂轉化率增大，B正確；C、增加NO₂的濃度，相當于增大壓強，平衡向正反應方向移動，NO₂轉化率增大，C正確；D、升高溫度，平衡向平衡向逆反應方向移動，NO₂轉化率降低，D不正確；E、再充入一定量的He，平衡不移動，E不正確，答案選BC。

（5）升高溫度平衡向逆反應進行，平衡時二氧化氮的含量增大，溫度越高反應速率越快，到達平衡的時間越短，據此作出二氧化氮含量與時間關系圖為，由圖可知，t₁時刻a₁＝a₂，t₁時刻之前a₁＞a₂，t₁時刻之后a₁＜a₂，故答案為D。

考點：考查熱化學方程式的書寫；反應速率和平衡常數的有關計算；外界條件對平衡狀態的影響等