Question

氮是地球上含量最豐富的一種元素，氮及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活中有著重要作用．請回答下列問題：（圖中涉及物質(zhì)為氣態(tài)）

（1）如圖1是1mol NO₂和1mol CO反應(yīng)生成CO₂和NO過程中能量變化示意圖，請寫出NO₂和CO反應(yīng)的熱化學方程式

 

．
（2）在0.5L的密閉容器中，一定量的氮氣和氫氣進行如下化學反應(yīng)：
 N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0，其化學平衡常數(shù)K與溫度t的關(guān)系如下表：請完成下列問題．

t/℃	200	300	400
K	K1	K2	0.5

①試比較K₁，K₂的大小，K₁

 

 K₂（填寫“＞”、“=”或“＜”）．
②下列各項能作為判斷該反應(yīng)達到化學平衡狀態(tài)的依據(jù)是_

 

（填序號字母）：
a．容器內(nèi)N₂．H₂．NH₃的濃度之比為1：3：2     b．v（N₂）_正=3v（H₂）_逆
c．容器內(nèi)壓強保持不變                         d．混合氣體的密度保持不變
③在400℃時，當測得NH₃和N₂、H₂的物質(zhì)的量分別為1mol和2mol、3mol時，則該反應(yīng)的v（N₂）_正

 

 v（N₂）_逆（填寫“＞”、“=”或“＜”）
（3）一定條件下，在體積為VL的密閉容器中進行反應(yīng)：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），其n（H₂）和n（NH₃）隨時間變化的關(guān)系如圖2所示．從開始到平衡時，反應(yīng)的平均速率用H₂的濃度變化表示為v（H₂）=

 

．
（4）在一定溫度時，N₂與H₂反應(yīng)過程中能量變化的曲線如圖3所示，下列敘述正確的是

 

A．逆反應(yīng)的活化能不小于92kJ/mol        B．b曲線是加入催化劑時的能量變化曲線
C．加入催化劑，該化學反應(yīng)放熱增多       D．加入催化劑可增大正反應(yīng)速率，降低逆反應(yīng)速率．

Answer 1

考點：熱化學方程式,化學平衡的影響因素,化學平衡狀態(tài)的判斷

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）根據(jù)能量變化圖，反應(yīng)熱等于正反應(yīng)的活化能減去逆反應(yīng)的活化能；
（2）①對于放熱反應(yīng)，溫度越高，平衡逆向移動，反應(yīng)平衡常數(shù)越小；
②根據(jù)平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)判斷；
③根據(jù)濃度熵和平衡常數(shù)的關(guān)系來確定平衡的移動方向；
（3）分析圖象變化和數(shù)值計算氨氣的反應(yīng)速率，結(jié)合v=

△c

△t

計算，依據(jù)反應(yīng)速率之比等于化學方程式計量數(shù)之比計算氫氣表示的反應(yīng)速率；
（4）A、圖象分析逆反應(yīng)的活化能應(yīng)為600KJ；
B、根據(jù)催化劑與能耗的關(guān)系分析；
C、根據(jù)催化劑只能降低反應(yīng)的活化能，不改變化學平衡分析；
D、依據(jù)催化劑的概念和影響速率的實質(zhì)分析判斷．

解答： 解：（1）該反應(yīng)的焓變△H=E₁-E₂=134KJ/mol-368KJ/mol=-234KJ/mol，所以熱化學方程式為：NO₂（g）+CO（g）=CO₂（g）+NO（g）△H=-234kJ?mol^-1，
故答案為：NO₂（g）+CO（g）=CO₂（g）+NO（g）△H=-234kJ?mol^-1；
（2）①該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動，生成物濃度減小，反應(yīng)物濃度增大，所以K₁＞K₂，故答案為：K₁＞K₂；
②a、容器內(nèi)各物質(zhì)的濃度之比等于計量數(shù)之比，不能證明正逆反應(yīng)速率相等，故a錯誤；
b、不同物質(zhì)的正逆反應(yīng)速率之比等于其計量數(shù)之比是平衡狀態(tài)，3υ（N₂）（正）=υ（H₂）（逆）是平衡狀態(tài)，故b錯誤；
c、容器內(nèi)壓強不變，氣體的物質(zhì)的量不變，該反應(yīng)達平衡狀態(tài)，故c正確；
d、如果是在密閉容器中反應(yīng)，質(zhì)量不變，體積不變，密度始終不變，故d錯誤；
故答案為：c；          
③容器的體積為0.5L，NH₃和N₂．H₂的物質(zhì)的量濃度分別為：2mol/L、4mol/L、6mol/L，400℃時，濃度商Q_c=

22

4×63

=

1

216

＜K，說明反應(yīng)正向進行，因此有v（N₂）_正＞v（N₂）_逆；
故答案為：＞；
（3）開始到平衡時反應(yīng)的平均速率v（NH₃）=

△c

△t

=

n2 V

t2

mol/（L．s），則V（H2）=

3

2

V（NH₃）=

3n2

2Vt2

mol/L?s，故答案為：

3n2

2Vt2

mol/L?s；
（4）A、圖象分析可知逆反應(yīng)的活化能應(yīng)為600KJ，不小于92kJ/mol，故A正確；
B、催化劑能改變反應(yīng)的路徑，使發(fā)生反應(yīng)所需的活化能降低，即可降低生產(chǎn)能耗，故B正確；
C、加入催化劑改變反應(yīng)速率，不改變化學平衡，反應(yīng)的熱效應(yīng)不變，故C錯誤；
D、加入催化劑是同等程度的增大或減小正逆反應(yīng)速率，故D錯誤；
故答案為：AB．

點評：本題考查化學平衡常數(shù)及影響因素、意義，反應(yīng)速率計算等，題目難度中等，注意化學平衡常數(shù)大小說明反應(yīng)進行程度，與反應(yīng)難易無關(guān)、與反應(yīng)速率無關(guān)．