Question

【題目】對含氮物質的研究和利用有著極為重要的意義。

（1）N2、O2和H2相互之間可以發生化合反應，已知反應的熱化學方程式如下：

N2(g)+O2(g)＝2NO(g) H= +180 kJ·mol-1；

2H2(g)+O2(g)＝2H2O(g) H =－483 kJ·mol-1；

N2(g)+3H2(g)＝2NH3(g) H = －93 kJ·mol-1。

則氨的催化氧化反應的熱化學方程式為___________________________________。

（2）汽車尾氣凈化的一個反應原理為：2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H＜0。一定溫度下，將2.8mol NO、2.4mol CO通入固定容積為2L的密閉容器中，反應過程中部分物質的物質的量變化如右圖所示。

①NO的平衡轉化率為_________，0~20min平均反應速率v(NO)為_____________mol/(Lmin)；該溫度下的化學平衡常數數值是_____________。25min時，若保持反應溫度不變，再向容器中充入CO、N2各0.8 mol，則化學平衡將_________ 移動（填“向左”、“向右”或“不”)。

②下列可說明該反應已經達到平衡的是__________。

a． v生成（CO2）= v消耗（CO）

b．混合氣體的密度不再改變

c．混合氣體的平均相對分子質量不再改變

d．單位時間內消耗2n mol CO2的同時生成n mol N≡N

e．NO、CO、N2、CO2的濃度相等

③反應達到平衡后，改變某一個條件，下列示意圖曲線①⑧中正確的是________

Answer 1

【答案】 4 NH3(g) +5O2(g)＝4 NO(g) +6H2O(g) H= -903 kJ·mol-1 25% 0.02 0.05 向左 cd ①⑤⑦

【解析】（1）已知：①N2（g）+O2（g）=2NO（g）△H=+180.5kJmol﹣1；

②2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）△H=﹣483kJmol﹣1；

③N2（g）+3H2（g）=2NH3（g）△H=﹣93kJmol﹣1；

根據蓋斯定律，②×3+①×2﹣③×2可得：4NH3（g）+5O2（g）=4NO（g）+6H2O（g）△H=[3×（﹣483kJmol﹣1）+（+180.5kJmol﹣1）×2﹣2×（﹣93kJmol﹣1）]=﹣903kJmol﹣1；（2）①由圖可知，20min到達平衡，平衡時生成氮氣為0.4mol，由方程式可知消耗NO為0.4mol×2=0.8mol，NO轉化率=×100%=28.57%，v（NO）==0.02mol/（Lmin），若保持反應溫度不變，再向容器中充入CO、N2各0.8mol，

2NO（g）+2CO（g）N2（g）+2CO2（g）△H＜0．

起始量 2.8mol 2.4mol 0 0

變化量 0.8mol 0.8mol 0.4mol 0.8mol

平衡量 2.0mol 1.6mol 0.4mol 0.8mol

化學平衡常數為生成物濃度系數次冪的乘積與反應物濃度系數次冪乘積的比值，該溫度下的化學平衡常數K===0.05，25min時，若保持反應溫度不變，再向容器中充入CO、N2各0.8mol，

2NO（g）+ 2CO（g） N2（g）+ 2CO2（g）

2 1.6+0.8=2.4 0.8+0.4=1.2 0.4

Q==0.017＞K，濃度商Qc＞K，平衡向左移動；②2NO（g）+2CO（g）N2（g）+2CO2（g）△H＜0。a． v生成（CO2）表示V正，v消耗（CO）表示V正，所以不能表示到達平衡，選項a錯誤；b．反應前后都為氣體，在密閉容器中，反應前后質量不變，混合氣體的密度ρ=始終保持不變，所以不能判斷，選項b錯誤；c．反應前后質量不變，但反應后氣體的體積減小，所以當混合氣體的平均相對分子質量不再改變，能判斷達到平衡，選項c正確；d．單位時間內消耗2n mol CO2的表示V逆，同時生成n mol N≡N表示V正，且符合其系數比，能判斷達到平衡，選項d正確；e．達到平衡不必必須滿足NO、CO、N2、CO2的濃度相等，所以不能判斷達到平衡，選項e錯誤；答案選cd；③平衡常數只受溫度影響，升高溫度平衡向吸熱反應移動，該反應正反應為放熱反應，故升高溫度平衡向逆反應移動，平衡常數減小，故①正確②錯誤；催化劑只改變化學反應速率，不改變化學平衡，物質轉化率不變，故③④錯誤；平衡常數只受溫度影響，溫度不變平衡常數不變，與物質的濃度無關，故⑤正確⑥錯誤；壓強增大，平衡正向進行，增大氮氣的物質的量，氮氣的濃度增大，⑦正確⑧錯誤；綜上所述①⑤⑦正確；答案選①⑤⑦。