Question

【題目】在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的一百多種元素中，除稀有氣體外，非金屬元素只有十多種，但與生產(chǎn)生活有密切的聯(lián)系。

（1）氮是動植物生長不可缺少的元素，合成氨的反應(yīng)對人類解決糧食問題貢獻(xiàn)巨大，反應(yīng)如下：

N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)。

①合成氨的反應(yīng)中的能量變化如圖所示。

該反應(yīng)是___________反應(yīng)（填“吸熱”或“放熱”），其原因是反應(yīng)物化學(xué)鍵斷裂吸收的總能量_____（填“大于”或“小于”）生成物化學(xué)鍵形成放出的總能量。

②在一定條件下，將一定量的N2和H2的混合氣體充入某定容密閉容器中，一段時間后，下列敘述不能說明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是___________（填序號）。

A．容器中混合氣體的密度不隨時間變化

B．單位時間內(nèi)斷裂3 mol H-H鍵的同時斷裂6 mol N-H鍵

C． N2 、H2 、NH3的物質(zhì)的量之比為1:3:2

D．容器中混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不隨時間變化

（2）容器容積為1L，T2℃在起始體系中加入1 mol N2 、3molH2，經(jīng)過5 min反應(yīng)達(dá)到平衡時放55.44kJ。保持容器體積和溫度不變，若起始時向容器內(nèi)放入2 mol N2和6 mol H2，達(dá)平衡后放出的熱量為Q，則Q___110.88 kJ(填“>”、“<”或“=”)。

（3）目前工業(yè)上有一種方法是用CO2生產(chǎn)燃料甲醇。一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)，在體積為1 L的密閉容器中，充入1 molCO2和3 molH2，測得CO2和CH3OH(g)的濃度隨時間變化如下圖所示。

達(dá)平衡時容器內(nèi)平衡時與起始時的壓強(qiáng)之比___。

（4）有可逆反應(yīng)Fe(s)+CO2(g) FeO(s) + CO(g) △H>0。

①若起始時把Fe和CO2放入體積固定的密閉容器中，CO2的起始濃度為2.0mol/L，某溫度時達(dá)到平衡，此時容器中CO的濃度為1.0 mol/L，則該溫度下上述反應(yīng)的平衡常數(shù)K=______________（保留二位有效數(shù)字）。

②若該反應(yīng)在體積固定的密閉容器中進(jìn)行，在一定條件下達(dá)到平衡狀態(tài)，如果改變下列條件，反應(yīng)混合氣體中CO2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)如何變化（選填“增大”、“減小”、“不變”）。升高溫度________________；再通入CO_________________。

③該反應(yīng)的逆反應(yīng)速率隨時間變化的關(guān)系如圖：

從圖中看到，反應(yīng)在t2時達(dá)平衡， 在t1時改變了某種條件，改變的條件可能是（填序號）______________。（單選）

A．升溫 B．增大CO2濃度

④如果在t3時從混合物中分離出部分CO，t4~ t5時間段反應(yīng)處于新平衡狀態(tài)，請在圖上畫出t3~ t5的V（逆）變化曲線____________________________。

Answer 1

【答案】放熱 小于 AC > 5:8 1.0 減小 不變 A

【解析】

（1）①由圖可知，反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量；斷裂化學(xué)鍵吸收能量，生成化學(xué)鍵釋放能量；
②結(jié)合平衡時正逆反應(yīng)速率相等、各組分的濃度不變等及其衍生的一些物理量分析；

（2）若起始時向容器內(nèi)放入2mol N2和6mol H2，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)平衡正向進(jìn)行。

（3）反應(yīng)前后氣體壓強(qiáng)之比等于其物質(zhì)的量之比；

（4）①根據(jù)二氧化碳和一氧化碳的濃度計算出平衡常數(shù)；

②根據(jù)影響化學(xué)平衡常數(shù)的因素進(jìn)行分析；
③根據(jù)右圖t1時刻，反應(yīng)速率突然增大以及逆反應(yīng)速率后來逐漸增大最后不變；
④根據(jù)分離出部分CO，逆反應(yīng)速率減小，正反應(yīng)速率瞬間不變畫出t3～t5的v（逆）變化曲線。

（1）①由圖可知，反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量，則該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，斷裂化學(xué)鍵吸收能量，生成化學(xué)鍵釋放能量，△H=斷裂化學(xué)鍵吸收能量-生成化學(xué)鍵釋放能量＜0，可知斷裂化學(xué)鍵吸收能量小于生成化學(xué)鍵釋放能量，
故答案為：放熱；小于；
②A．由于氣體的質(zhì)量以及容器的體積不變，則容器中混合氣體的密度不隨時間變化，不能用于判斷是否達(dá)到平衡，故A錯誤；
B．單位時間內(nèi)斷裂3mol H-H鍵的同時斷裂6mol N-H鍵，說明正逆反應(yīng)速率相等，達(dá)到平衡狀態(tài)，故B正確；
C． 因不能確定起始配比數(shù)、轉(zhuǎn)化率以及平衡常數(shù)，則N2、H2、NH3的物質(zhì)的量之比為1：3：2不能說明達(dá)到平衡狀態(tài)，故C錯誤；
D．容器中混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不隨時間變化，說明氣體的物質(zhì)的量不變，達(dá)到平衡狀態(tài)，故D正確．
故答案為：AC；

（2）若起始時向容器內(nèi)放入2mol N2和6mol H2，濃度為原來的兩倍，若達(dá)到的是等效平衡，則放出的熱量為110.88 kJ，但實際上是相當(dāng)于增大壓強(qiáng)平衡正向進(jìn)行，放出更多熱量，故放出的熱量大于110.88 kJ，

故答案為：＞；

（3）反應(yīng)前后氣體壓強(qiáng)之比等于其物質(zhì)的量之比，反應(yīng)前氣體物質(zhì)的量=4mol，甲醇生成0.75mol，最后達(dá)到平衡狀態(tài)二氧化碳物質(zhì)的量0.25mol，列三段式：

達(dá)平衡時容器內(nèi)平衡時與起始時的壓強(qiáng)之比=（0.25+0.75+0.75+0.75）：（1+3）=5：8，

故答案為：5：8；

（4）①由可逆反應(yīng)Fe（s）+CO2（g）FeO（s）+CO（g），該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為：K= ；CO2的起始濃度為2.0mol/L，某溫度時達(dá)到平衡，此時容器中CO的濃度為1.0mol/L，則反應(yīng)消耗的二氧化碳的濃度為：1.0mol/L，達(dá)到平衡時二氧化碳濃度為1.0mol/L，則該溫度下的平衡常數(shù)為：K==1.0，
故答案為：1.0；

②該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向著正向移動，二氧化碳的體積分?jǐn)?shù)減小，再通入CO，由于壓強(qiáng)不影響化學(xué)平衡，達(dá)到平衡時各組分的含量不變，
故答案為：減小；不變；
③A．升溫，正、逆反應(yīng)速率突然增大，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，生成物的濃度增大，逆反應(yīng)速率增大，最后不變，故A正確；
B．增大CO2的濃度，正反應(yīng)速率突然增大，逆反應(yīng)速率瞬間不變，故B錯誤；
故選：A；
④如果在t3時從混合物中分離出部分CO，逆反應(yīng)速率減小，正反應(yīng)速率瞬間不變，平衡向著正向移動，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，生成物的濃度逐漸增大，逆反應(yīng)速率逐漸增大，最后不變，如圖所示：。