题目内容
【题目】氮是地球上含量丰富的元素,氮及其化合物的研究在生产、生活中有着重要意义。
(1)下图是1 mol NO2和1 mol CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图,写出NO2和CO反应的热化学方程式___________________。
(2)已知:N2(g)+O2(g)=2 NO(g) △H=+178 kJ·mol-1
2NO(g)+2 CO(g)=N2(g)+2 CO2(g)△H=-743kJ·mol-1
则反应CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)的△H=_______kJ·mol-1
(3)在一固定容积为2L的密闭容器内加入1.5 mol的N2和5 mol的H2,在一定条件下发生如下反应:N2+3H22NH3,若第5分钟时达到平衡,此时测得NH3的物质的量为2mol,则前5分钟的平均反应速率υ(N2)为_________,平衡时H2的转化率为_________,该反应的平衡常数K=__________。
(4)在体积一定的密闭容器中能说明合成氨反应一定达到平衡状态的是_____;在压强一定的密闭容器中能说明合成氨反应一定达到平衡状态的是_____
a. 容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1:3:2 b. NH3的浓度保持不变
c. 容器内压强保持不变 d. 混合气体的密度保持不变
【答案】 NO2(g)+CO(g)= CO2(g)+NO(g) △H = -234 kJ·mol-1 -282.5 0. 1 molL-1min-1 60% 4 bc bd
【解析】(1)反应NO2(g)+CO(g)=CO2(g)+NO(g)ΔH=E1-E2。
(2)应用盖斯定律解答。
(3)用三段式,化学反应速率、转化率和化学平衡常数的表达式计算。
(4)根据化学平衡状态的本质标志和特征标志判断。
(1)反应NO2(g)+CO(g)=CO2(g)+NO(g)ΔH=E1-E2=134kJ/mol-368kJ/mol=-234kJ/mol,NO2和CO反应的热化学方程式为NO2(g)+CO(g)=CO2(g)+NO(g)ΔH=-234kJ/mol。
(2)对反应编号,N2(g+O2(g)=2NO(g) ΔH=+178 kJ·mol-1(①式)
2NO(g)+2 CO(g)=N2(g)+2 CO2(g) ΔH=-743kJ·mol-1(②式)
应用盖斯定律,将(①式+②式)2得,CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)ΔH=[(+178kJ/mol)+(-743kJ/mol)]2=-282.5kJ/mol。
(3)用三段式, N2 + 3H2 2NH3
c(起始)(mol/L) 0.75 2.5 0
c(转化)(mol/L) 0.5 1.5 1
c(平衡)(mol/L) 0.25 1 1
前5分钟的平均反应速率υ(N2)===0.1mol/(L·min)。平衡时H2的转化率α(H2)=100%=60%。该反应的平衡常数K===4。
(4)在体积一定的密闭容器中,a项,达到平衡时各物质的浓度不再变化,但不一定等于化学计量数之比,容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1:3:2不能说明反应一定达到平衡状态;b项,NH3的浓度保持不变能说明反应达到平衡状态;c项,该反应的正反应为气体分子数减小的反应,建立平衡过程中气体分子物质的量减小,在恒温恒容容器中容器内压强减小,达到平衡时气体分子物质的量不变,容器内压强不变,容器内压强保持不变能说明反应达到平衡状态;d项,根据质量守恒定律,混合气体的总质量始终不变,容器的体积一定,混合气体的密度始终不变,混合气体的密度保持不变不能说明反应达到平衡状态;体积一定的密闭容器中能说明合成氨反应一定达到平衡状态的是bc,答案选bc。
在压强一定的密闭容器中,a项,达到平衡时各物质的浓度不再变化,但不一定等于化学计量数之比,容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1:3:2不能说明反应一定达到平衡状态;b项,NH3的浓度保持不变能说明反应达到平衡状态;c项,压强一定的容器中,容器内压强始终不变,容器内压强保持不变不能说明反应达到平衡状态;d项,根据质量守恒定律,混合气体的总质量始终不变,该反应的正反应为气体分子数减小的反应,建立平衡过程中气体分子物质的量减小,在恒温恒压容器中容器体积减小,混合气体的密度增大,达到平衡时气体分子物质的量不变,容器体积不变,混合气体的密度不变,混合气体的密度保持不变能说明反应达到平衡状态;在压强一定的密闭容器中能说明合成氨反应一定达到平衡状态的是bd,答案选bd。