Question

【题目】氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。请回答下列问题：

（1）如图是1 mol NO2和1 mol CO反应生成CO2 和NO过程中的能量变化示意图，请写出NO2 和CO反应的热化学方程式 _________________________________________。

（2）在0.5 L的密闭容器中，一定量的氮气和氢气进行如下化学反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH＜0，其化学平衡常数 K 与温度 T 的关系如下表：

T/℃	200	300	400
K	K1	K2	0.5

请回答下列问题：

①试比较K1、K2的大小，K1 ______ K2(填“＞”、“＝” 或“＜”)。

②下列各项能作为判断该反应达到化学平衡状态的依据是_________(填序号字母)。

a．容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1：3：2 b．3v正(N2) ＝ v逆(H2)

c．容器内压强保持不变 d．混合气体的密度保持不变

③400℃时，反应 2NH3(g) N2(g) + 3H2(g) 的平衡常数K为_________。当测得NH3、N2、H2的浓度分别为3 mol L1、2 mol L1、1 mol L1时，则该反应的v正(N2)______v逆(N2)(填“＞”、“＝” 或“＜”)。

（3）在容积为2 L的密闭容器中，充入一定量CO2和H2合成甲醇(CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH＝－58 kJ·mol1)，在其他条件不变时，温度T1、T2对反应的影响图像如图。

①温度为T1时，从反应到平衡，生成甲醇的平均速率为v(CH3OH)＝______mol·L1·min1。

②图示的温度T1______T2（填“＞”、“＝” 或“＜”）。

Answer 1

【答案】NO2(g)+CO(g)= NO(g)+CO2(g) ΔH=234 kJ mol1 ＞ bc 2 ＞ ＜

【解析】

（1）根据能量变化图，反应热等于正反应的活化能减去逆反应的活化能；

（2）①对于放热反应，温度越高，平衡逆向移动，反应平衡常数越小；

②根据平衡状态的判断依据判断；

③400℃时，N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH＜0，其化学平衡常数 K =0.5，反应 2NH3(g) N2(g) + 3H2(g) 的平衡常数K为 =2；

根据浓度熵和平衡常数的关系来确定平衡的移动方向；

（3）①结合v=△c÷△t计算；

②由图T2先达到平衡，温度高，速度快，图示的温度T1<T2。

（1）该反应的焓变△H=E1-E2=134KJ·mol－1-368KJ·mol－1=-234KJ·mol－1，所以热化学方程式为：NO2（g）+CO（g）=CO2（g）+NO（g）△H=-234kJ·mol－1；

（2）①该反应正反应是放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，生成物浓度减小，反应物浓度增大，所以K1＞K2；

②a、容器内各物质的浓度之比等于计量数之比，不能证明正逆反应速率相等，故a错误；

b、不同物质的正逆反应速率之比等于其计量数之比是平衡状态，3v正(N2) ＝ v逆(H2)

是平衡状态，故b正确；

c、容器内压强不变，气体的物质的量不变，该反应达平衡状态，故c正确；

d、如果是在密闭容器中反应，质量不变，体积不变，密度始终不变，故d错误；

故选bc；

③400℃时，N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH＜0，其化学平衡常数 K =0.5，反应 2NH3(g) N2(g) + 3H2(g) 的平衡常数K为 =2；

，400℃时，浓度商Qc=2×13÷32=＜K，说明反应正向进行，因此有v正(N2)>v逆(N2)；

（3）①温度为T1时，从反应到平衡，生成甲醇的平均速率为v(CH3OH)＝△c÷△t=== mol·L1·min1。

②由图T2先达到平衡，温度高，速度快，图示的温度T1<T2。