Question

氮是地球上含量丰富的元素，氮及其化合物的研究在生产、生活有着重要意义。

（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）+1/2O₂（g）=CO₂（g）的△H=________kJ·mol^-1。

（3）在一固定容积为2L的密闭容器内加人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5min时达到平衡，此时测得NH₃的物质的量为0.2mol，则前5min的平均反应速率v（N₂）为_________，平衡时H₂的转化率为_________，该反应的平衡常数K=__________(计算结果保留一位小数)。

（4）在固定体积的密闭容器中，1.0×10³kPa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：则K₁_________K₂（填写“>”、“=”或“<”）

T/K	298	398	498
平衡常数K	51	K1	K2

（5）在体积一定的密闭容器中能说明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

NO2(g)+CO(g)= CO2(g)+NO(g) △H = -234 kJ·mol-1 －283 0.01 mol•L-1•min-1 50% 59.3 ＞ b c

【解析】(1)该反应的焓变△H=E1-E2=134KJ/mol-368KJ/mol=-234KJ/mol，所以热化学方程式为：NO2(g)+CO(g)═NO(g)+CO2(g)△H=-234kJ•mol-1， 故答案为：NO2(g)+CO(g)═NO(g)+CO2(g)△H=-234kJ•mol-1；

(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，

利用盖斯定律将①×+②×可得CO(g)+O2(g)=CO2(g)△H=×[+180kJ•mol-1+(-746kJ•mol-1)]=-283J•mol-1，故答案为：-283；

(3) N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

起始(mol/L)0.1 0.3 0

反应 0.05 0.15 0.1

平衡 0.05 0.15 0.1

第5分钟时达到平衡，测得NH3的物质的量为0.2mol，所以减小的氮气物质的量为0.1mol，v(N2)===0.01mol/(L•min)，平衡时H2的转化率为×100%=50%，该反应的平衡常数K==59.3，故答案为：0.01 mol/(L•min)；50%；59.3；

(4)反应为放热反应，生成温度平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，则K1＞K2，故答案为：＞；

(5)a．容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1：3：2，不能说明达到判断状态，取决于起始配料比和转化程度，故a错误；b．NH3的浓度保持不变，可说明达到平衡状态，故b正确；c．容器内压强保持不变，可说明达到平衡状态，故c正确；d．因体积不变，质量不变，则混合气体的密度保持不变，不能达到平衡状态，故d错误；故答案为：bc

点睛：本题考查较为综合，涉及化学反应与能量、化学平衡的影响因素、化学平衡的计算等，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，为高考常见题型和高频考点，注意利用三段式法计算，较为直观。