Question

氮是地球上含量丰富的—种元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用，
减少N 的氧化物在大气中的排放是环境保护的重要内容之一。

(1)上图是1molNO₂和1mol CO反应生成CO₂和NO过程中能量变化示意图，请写出NO₂和CO反应的热化学方程式________________________________________；
又知：N₂(g)+ O₂(g)＝2NO(g) △H＝＋180kJ/mol；2NO(g)+O₂(g)＝2NO₂(g) △H＝－112.3kJ/mol，则反应2NO(g)+2CO(g)N₂(g)+ 2CO₂(g)的△H＝_______________；
(2)一定温度下，在2L密闭容器中NO₂和O₂可发生下列反应：4NO₂(g) + O₂(g)2N₂O₅(g)。已知体系中n(NO₂)随时间变化加下表：

t(s)	0	500	1000	1500
n(NO2)(mol)	20	13.96	10.08	10.08

 
①写出该反应的平衡常数表达式：K＝__________，己知：K_300℃＞K_350℃，则该反应是______热反应。
②反应达到平衡后，NO₂的转化率为________________，此时若再通入一定量氮气，则NO₂的转化率将___________（填“增大”、“减小”、“不变”）；
③图中表示N₂O₅的浓度的变化曲线是____，用O₂表示从0～500 s内该反应的平均速率v＝________。

Answer 1

（1）NO₂(g)＋CO(g)＝CO₂(g)＋NO(g) △H＝－234kJ/mol（2分）；－760.3 kJ/mol（2分）
（2）①K＝（2分）；放（1分） ②49.6%（2分）；不变（1分）
③c（2分）；1.51×10^－3mol/(L·s)^－1（2分）

解析试题分析： （1）根据图像可知，1molNO₂和1mol CO所具有的总能量高于1molCO₂和1molNO所具有的总能量，因此该反应是放热反应，反应热△H＝134 kJ/mol－368kJ/mol＝－234kJ/mol，所以该反应的热化学方程式为NO₂(g)＋CO(g)＝CO₂(g)＋NO(g) △H＝－234kJ/mol。已知①N₂(g)+ O₂(g)＝2NO(g) △H＝＋180kJ/mol；②2NO(g)+O₂(g)＝2NO₂(g) △H＝－112.3kJ/mol；③NO₂(g)＋CO(g)＝CO₂(g)＋NO(g) △H＝－234kJ/mol，则根据盖斯定律可知，②－①＋③×2即得到反应2NO(g)+2CO(g)N₂(g)+ 2CO₂(g)，所以该反应的反应热△H＝－112.3kJ/mol－180kJ/mol－234kJ/mol×2＝－760.3 kJ/mol。
（2）①化学平衡常数是在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值，所以根据反应的化学方程式可知，该反应的平衡常数K＝。己知：K_300℃＞K_350℃，这说明升高温度平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，所以该反应是放热反应。
②根据表中数据可知，反应进行到1000s时，NO₂的物质的量不再发生变化。此时NO₂的物质的量是10.08mol，则反应中消耗NO₂的物质的量是20mol－10.08mol＝9.92mol，反应达到平衡后，NO₂的转化率为×100%＝49.6%。平衡时若再通入一定量氮气，压强增大，但由于物质的浓度不变，因此平衡不移动，则NO₂的转化率不变。
③N₂O₅是生成物，根据方程式可知，平衡时生成N₂O₅的物质的量是9.92mol÷2＝4.96mol，其浓度是4.96mol÷2L＝2.48mol/L，所以符合条件的曲线是c；根据表中数据可知，反应进行到500s时消耗NO₂的物质的量是20mol－13.96mol＝6.04mol，则根据方程式可知，消耗氧气的物质的量是6.04mol÷4＝1.51mol，其浓度是1.51mol÷2L＝0.755mol/L，所以用O₂表示从0～500 s内该反应的平均速率v＝0.755mol/L÷500s＝1.51×10^－3mol/(L·s)^－1。
考点：考查反应热计算与热化学方程式书写、平衡常数、外界条件对平衡状态的影响、反应速率的计算以及图像分析与应用