Question

【題目】研究氮及其化合物的轉(zhuǎn)化在實際工業(yè)生產(chǎn)、生活中具有重要的意義。

（1）已知工業(yè)上合成氨N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的能量變化如圖所示，在一定溫度下，向2 L的恒容密閉容器中投入2.2 mol N2和2.6 mol H2，經(jīng)10 min達(dá)到平衡，測得以氫氣表示的平均速率為0.03mol·L-1·min-1

①該反應(yīng)的熱效應(yīng)△H=______________

②反應(yīng)達(dá)到平衡后放出的熱量為__________kJ，此時N2的轉(zhuǎn)化率為___________；在該溫度下，反應(yīng)的平衡常數(shù)K=__________

（2）利用熾熱的活性炭可以處理NO2，反應(yīng)原理為2C(s)+2NO2(g)2CO2(g)+N2(g)，一定溫度下，將一定量的活性炭和NO2加入一恒容密閉容器中，下列示意圖正確且能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是________(填序號)。

Answer 1

【答案】 -92 kJ·mol-1 18.4 9.1% 0.04 L2·mol-2 BC

【解析】（1）①由圖像得到反應(yīng)物比生成物的能量高92kJ，所以反應(yīng)的焓變?yōu)?/span>-92 kJ·mol-1。

②以氫氣表示的平均速率為0.03mol·L-1·min-1，所以反應(yīng)的氫氣為0.03mol·L-1·min-1×2 L×10 min = 0.6 mol。N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92 kJ·mol-1所以每反應(yīng)3mol氫氣的放熱為92kJ，反應(yīng)0.6mol氫氣的放熱為18.4kJ。反應(yīng)的氫氣為0.6mol，則反應(yīng)的氮氣為0.2mol，轉(zhuǎn)化率為0.2÷2.2＝9.1%。

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

起始：2.2 2.6 0

反應(yīng)：0.2 0.6 0.4

平衡： 2 2 0.4 （單位為mol）

所以氮氣、氫氣、氨氣的濃度分別為：1mol/L、1mol/L、0.2mol/L，平衡常數(shù) L2·mol-2。

（2）平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，溫度不變平衡常數(shù)應(yīng)該不變化，所以圖像A錯誤。隨著反應(yīng)進行，正反應(yīng)速率減小，逆反應(yīng)速率增大，正逆反應(yīng)速率相等時，反應(yīng)達(dá)平衡，所以圖像B正確。隨著反應(yīng)進行，將固體C轉(zhuǎn)化為氣體，所以氣體質(zhì)量增加，容器體積不變，所以密度增大。反應(yīng)達(dá)平衡以后，各物質(zhì)的質(zhì)量不變，所以密度不再改變，圖像C正確。隨著反應(yīng)進行，NO2減少，N2增加，所以兩者的比例應(yīng)該減小，圖像D錯誤。