Question

（9分）氮是一种地球上含量丰富的元素，氮及其化合物的研究在生产、生活中有着重要意义。

（1）下图是1 mol NO₂和1 mol CO反应生成CO₂和NO过程中能量变化示意图，写出NO₂和CO反应的热化学方程式                                       。

（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

则反应CO(g) +O₂(g) = CO₂(g)的 △H =         kJ • mol^-1

（3）在一固定容积为2L的密闭容器内加入0.2 mol的N₂和0.6 mol的H₂，在一定条件下发生如下反应： N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃(g)  △H ＜0， 若第5分钟时达到平衡，此时测得NH₃的物质的量为0.2 mol，平衡时H₂的转化率为      ，该反应的平衡常数表达式K =          。

(4) 在固定体积的密闭容器中，1.0×10³  kPa时反应 N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g)

△H<0 的平衡常数K与温度T的关系如下表：

T/K	298	398	498
平衡常数K	51	K1	K2

①K₁       K₂（填写“＞”、“=”或“＜”）

②下列各项能说明上述合成氨反应一定达到平衡状态的是        （填字母）

a．容器内N₂、H₂、NH₃的浓度之比为1:3:2       b．NH₃的浓度保持不变

c．容器内压强保持不变                       d．混合气体的密度保持不变

Answer

（1）NO2(g)+CO(g)= CO2(g)+NO(g)  △H = -234 kJ·mol-1（2分）

（2）－283 （2分）      （3）50% （1分）        K =            （1分）

（4）① ＞（1分）   ② b c （2分）

【解析】（1）根据图像可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，反应是放热反应，放出的热量是368kJ－134kJ＝234kJ，所以热化学方程式为NO2(g)+CO(g)= CO2(g)+NO(g)  △H = -234 kJ·mol-1。

（2）考查盖斯定律的应用。根据已知反应可知（①＋②）÷2即得到CO(g) +O2(g) = CO2(g)，所以反应热是（180 kJ • mol-1－746 kJ • mol-1）÷2＝－283kJ/mol。

（3）氨气的物质的量是0.2mol，则消耗氮气是0.1mol，氢气是0.3mol，所以氢气转化率是0.3mol÷0.6mol×100％＝50％。平衡常数是指在一定条件下，可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值，所以该反应的平衡常数表达式K＝

（4）①正反应是放热反应，所以升高温度，平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小。

②在一定条件下，当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时（但不为0），反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态，称为化学平衡状态，所以b正确。平衡时浓度不再发生变化，但物质之间的浓度不一定相等或满足某种关系，所以a不正确。该反应是体积减小的，所以压强也是减小的，因此c正确。密度是混合气的质量和容器容积的比值，在反应过程中质量和容积始终是不变的，d不正确。答案选bc。