Question

【題目】目前，人們對(duì)環(huán)境保護(hù)、新能源開發(fā)很重視。

(1)汽車尾氣中含有CO、NO2等有毒氣體，對(duì)汽車加裝尾氣凈化裝置，可使有毒氣體轉(zhuǎn)化為無(wú)毒氣體：4CO(g)+2NO2(g) 4CO2(g)+N2(g)。恒溫恒容條件下，能夠說(shuō)明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是________填字母代號(hào)。

A.容器內(nèi)混合氣體顏色不再變化

B.容器內(nèi)的壓強(qiáng)保持不變

C.2V逆(NO2)=V正（N2）

D.容器內(nèi)混合氣體密度保持不變

(2)用活性炭還原法也可以處理氮氧化物。某研究小組向某密閉容器中加入一定量的活性炭和NO，發(fā)生反應(yīng)C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)△H時(shí)，反應(yīng)進(jìn)行到不同時(shí)間測(cè)得各物質(zhì)的量濃度如下表所示：

①根據(jù)表中數(shù)據(jù)分析T1℃時(shí)，該反應(yīng)在0～20min的平均反應(yīng)速率v(CO2)________；計(jì)算該反應(yīng)的平衡常數(shù)________。

②根據(jù)上表數(shù)據(jù)判斷，由30min到40min時(shí)改變的條件可能是________任寫一種。

③若30min后升高溫度至T2℃，達(dá)到新平衡時(shí)，容器中NO、N2、CO2的濃度之比為5:3:3，此時(shí)NO的轉(zhuǎn)化率________填“升高”或“降低”，△H________填“”或“”。(3)以與為原料可合成化肥尿素化學(xué)式為。已知：①2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2NH4(s) △H=-159.5kJ/mol②NH2CO2NH4(s)=CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H=+116.5kJ/mol，③H2O(l)=H2O(g)△H=+44.0kJ/mol，寫出CO2與NH3合成尿素和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式_____

Answer 1

【答案】A、B 0.015molL-1min-1 0.56（或） 通入一定量NO或適當(dāng)縮小容器體積或者充入一定量1:1的氮?dú)夂投�氧化�?/span> 降低 ΔH=-87kJmol-1

【解析】

（1）反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，平衡時(shí)各種物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度等不再發(fā)生變化；

（2）①由化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡常數(shù)公式計(jì)算可得；

②由表數(shù)據(jù)可知40min時(shí)，反應(yīng)的平衡常數(shù)與30min中相同，由此分析影響化學(xué)平衡移動(dòng)因素；

③由題給數(shù)據(jù)可知NO的轉(zhuǎn)化率為×100%=60%，由30min后升高溫度至T2℃，達(dá)到新平衡時(shí)，容器中NO、N2、CO2的濃度之比為5:3:3計(jì)算NO的轉(zhuǎn)化率，判斷平衡移動(dòng)方向；

（3）由蓋斯定律計(jì)算可得。

（1）A. 恒溫恒容條件下，容器內(nèi)混合氣體顏色不再變化說(shuō)明二氧化氮的濃度不變，說(shuō)明正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故正確；

B. 該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體體積有變化的反應(yīng)，容器中的壓強(qiáng)不再發(fā)生變化，說(shuō)明正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故正確；

C.2V逆(NO2)=V正（N2）說(shuō)明正逆反應(yīng)速率不相等，反應(yīng)沒有達(dá)到平衡狀態(tài)，故錯(cuò)誤；

D.該反應(yīng)是反應(yīng)前后都是氣體的反應(yīng)，由質(zhì)量守恒定律可知，反應(yīng)前后氣體質(zhì)量不變，容器恒溫恒容條件下，容器的體積不變，容器內(nèi)混合氣體密度始終保持不變，則容器內(nèi)混合氣體密度保持不變不能說(shuō)明正逆反應(yīng)速率相等，不能判斷反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)，故錯(cuò)誤；

AB正確，故答案為：AB；

（2）①由表中數(shù)據(jù)可知0～20min內(nèi)二氧化碳的濃度變化量為0.30mol/L，則v(CO2)= =0.015molL-1min-1；20min分鐘時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡，平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度分別為c（N2）=0.3mol/L、c（CO2）=0.3mol/L、c（NO）=0.4mol/L，則反應(yīng)的平衡常數(shù)K===≈0.56，故答案為：0.015molL-1min-1；0.56（或）；

②由表數(shù)據(jù)可知40min時(shí)，反應(yīng)的平衡常數(shù)K==，平衡常數(shù)不變說(shuō)明改變的條件一定不是溫度，依據(jù)數(shù)據(jù)分析，氮?dú)鉂舛仍龃螅�二氧化碳和一氧化氮濃度增大，反�?yīng)前后氣體體積不變，所以可能是通入一定量NO或適當(dāng)縮小容器體積或者充入一定量1：1的氮?dú)夂投�氧化碳，故答案為：通入一定�?/span>NO或適當(dāng)縮小容器體積或者充入一定量1：1的氮?dú)夂投�氧化碳�?/span>

③由題給數(shù)據(jù)可知NO的轉(zhuǎn)化率為×100%=60%，若30min后升高溫度至T2℃，達(dá)到新平衡時(shí)，容器中NO、N2、CO2的濃度之比為5:3:3，設(shè)此時(shí)NO的轉(zhuǎn)化率為2x，由題意建立如下三段式：

由容器中NO、N2、CO2的濃度之比為5:3:3可得（1.0—2x）：x=5:3，解得2x=＜60%；溫度升高NO的轉(zhuǎn)化率減小，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，ΔH＜0，故答案為：降低；＜；

（3）由蓋斯定律可知，①+②—③可得CO2與NH3合成尿素和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式為2NH3（g）+CO2（g）=CO（NH2）2（s）+H2O（l）△H=△H1+△H2—△H3=（-159.5kJ/mol）+（+116.5kJ/mol）—（+44.0kJ/mol）=-87.0kJ/mol，則熱化學(xué)方程式為2NH3（g）+CO2（g）=CO（NH2）2（s）+H2O（l）△H=-87.0kJ/mol，故答案為：2NH3（g）+CO2（g）=CO（NH2）2（s）+H2O（l）△H=-87.0kJ/mol。