题目内容

【题目】氮及其化合物是科学家们一直在探究的问题,它们在工农业生产和生命活动中起着重要的作用。回答下列问题。

I.NOxSO2在空气中存在下列平衡:

2NOg+O2g2NO2gH=113.0kJmol1

2SO2g+O2g2SO3gH=196.6kJmol1

SO2通常在二氧化氮的存在下,进一步被氧化,生成SO3

1)写出NO2SO2反应的热化学方程式为_________

2)随温度升高,该反应化学平衡常数变化趋势是_____

II.1)目前,应用NH3的催化还原法来进行烟气氮氧化物脱除,化学反应可表示为:2NH3(g)+NO(g)+NO2(g)== 2N2(g)+3H2O(g) H0,该反应中,反应物总能量_____(“>”“<”“=”)生成物总能量。

2)已知4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(g) ΔH=-1800 kJ·mol-1,将2 mol NH33 mol NO的混合气体分别置于abc三个10 L恒容密闭容器中,使反应在不同条件下进行,反应过程中c(N2)随时间的变化如图所示。

①与容器a中的反应相比,容器b中的反应改变的实验条件可能是_______,判断的依据是___________________

②一定温度下,下列能说明反应已达到平衡状态的是____

AH2O(g)NO的生成速率相等 B.混合气体的密度保持不变

CΔH保持不变 D.容器的总压强保持不变

3)用NH3Cl2反应可以制备具有强氧化性的三氯胺(三氯胺在中性、酸性环境中会发生强烈水解,生成具有强杀菌作用的物质),方程式为3Cl2(g)+NH3(g)NCl3(l)+3HCl(g),向容积均为1L的甲、乙两个恒温(反应温度分别为400℃、T℃)容器中分别加入2molCl22molNH3,测得各容器中n(Cl2)随反应时间t的变化情况如下表所示:

t /min

0

40

80

120

160

n(Cl2)(甲容器)/mol

2.00

1.50

1.10

0.80

0.80

n(Cl2)(乙容器)/mol

2.00

1.45

1.00

1.00

1.00

T__________400℃(填“>”“<”)。

②该反应的ΔH__________0(填“>”“<”)。

③该反应自发进行的条件是__________(填高温、低温、任何温度)。

④对该反应,下列说法正确的是_________(填选项字母)。

A.若容器内气体密度不变,则表明反应达到平衡状态

B.若容器内Cl2NH3物质的量之比为31,则表明反应达到平衡状态

C.反应达到平衡后,其他条件不变,在原容器中按 继续充入一定量反应物,达新平衡后Cl2的转化率增大

D.反应达到平衡后,其他条件不变,加入一定量的NC13,平衡将向逆反应方向移动

【答案】NO2g+SO2g=SO3g+NOg)△H=41.8 kJmol1 减小 升高温度 容器b中反应达到平衡所需时间比容器a短,且平衡时c(N2)也比容器a小,平衡逆向移动 AD > < 低温 AC

【解析】

I.(1)根据盖斯定律书写正确的热化学方程式;

2)根据热化学方程式可知反应放热,升高温度,K值减小;

II.1)放热反应:反应物的总能量大于生成物的总能量,吸热反应:反应物的总能量小于生成物的总能量;

2)①由“先拐先平衡,数据大”进行判断;

②根据化学平衡的概念进行分析判断,当反应达到平衡状态时,正反应速率等于逆反应速率,且反应体系中所有参加反应的物质的质量或浓度保持恒定;

3)①温度越高,反应速率越快,平衡向吸热方向移动,据此判断;

②温度升高,达到平衡时,氯气的物质的量增加,说明平衡逆向移动,由此分析;

③反应能自发进行,ΔG=ΔH-TΔS<0,由此判断;

④根据化学平衡的概念进行分析判断;

I.1)①2NOg+O2g2NO2gH=113.0kJmol1

2SO2g+O2g2SO3gH=196.6kJmol1

-①得NO2g+SO2g=SO3g+NOgH=41.8 kJmol1

2)该反应为放热反应,温度升高,平衡常数K减小;

II.1)该反应为放热反应,反应物的总能量大于生成物的总能量;

2)①与容器a中的反应相比,b达到平衡所需的时间缩短,氮气的浓度降低,说明平衡逆向移动,升高温度反应速率加快,平衡逆向移动,故容器b中的反应改变的实验条件可能是升高温度;

A.生成H2O(g)为正向反应, 生成NO(g)为逆向反应,H2O(g)NO的生成速率相等即v()=v(),反应达到平衡状态,A项正确;

B.根据质量守恒有混合气体的总质量不变,体积不变,所以混合气体的密度始终不变,不能证明反应达到平衡状态,B项错误;

C.反应热与平衡状态无关,C项错误;

D.该反应为非等体积反应,容器的总压强保持不变,说明反应达到了平衡状态,D项正确;

答案选AD

3)①温度越高,反应速率越快,T℃时的速率大于400℃时的反应速率,因此T>400

②温度升高,达到平衡时,氯气的物质的量增加,说明平衡逆向移动,即正向为放热反应,ΔH<0

③该反应能自发进行,ΔG=ΔH-TΔS<0,由方程式知ΔS<0,又ΔH<0,那么当反应在低温下进行时,可以自发进行;

A.该反应由气体生成了液体,反应前后气体的质量发生变化,容器体积不变,若气体的密度不变,证明反应达到了平衡状态,A项正确;

B.起始时容器中分别加入2molCl22molNH3,现容器内Cl2NH3物质的量之比为31,不能证明浓度不变,不能证明反应达到了平衡状态,B项错误;

C. 反应达到平衡后,其他条件不变,在原容器中按,相当于增大了压强,平衡正向移动,Cl2的转化率增大,C项正确;

D.NCl3为液态,增加它的量对平衡的移动没有影响,D项错误;

答案选AC

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(2)在恒温条件下,1 mol NO2和足量C发生反应2NO2(g)+2C(s)N2(g)+2CO2(g),测得平衡时NO2CO2的物质的量浓度与平衡总压的关系如图所示:

①AB两点的浓度平衡常数关系:Kc(A) ___________Kc(B)(填“<”或“>”或“=)

②ABC三点中NO2的转化率最高的是___________(填“A”或“B”或“C)点。

计算C点时该反应的压强平衡常数Kp=___________MPa(Kp是用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)

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CaSO4(s)+CO(g) CaO(s)+SO2(g)+CO2(g) H=+210.5kJ· mol1

②CaSO4(s)+4CO(g) CaS(s)+ 4CO2(g) △H=189.2 kJ· mol1

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(1)NO在空气中存在如下反应:2NO(g)+O2(g)2NO2(g) H,上述反应分两步完成,其反应历程如下图所示:

回答下列问题:

①写出反应I的热化学方程式_________

②反应I和反应Ⅱ中,一个是快反应,会快速建立平衡状态,而另一个是慢反应。决定2NO(g)+O2(g)2NO2(g)反应速率的是_______(反应I”反应Ⅱ”);对该反应体系升高温度,发现总反应速率反而变慢,其原因可能是__________(反应未使用催化剂)

(2)用活性炭还原法处理氮氧化物的有关反应为:C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)。向恒容密闭容器中加入一定量的活性炭和NOT℃时,各物质起始浓度及10min20min各物质平衡浓度如表所示:

T℃时,该反应的平衡常数为_____________________(保留两位有效数字)

②在10min时,若只改变某一条件使平衡发生移动,20min时重新达到平衡,则改变的条件是__________________________________

③在20min时,保持温度和容器体积不变再充入NON2,使二者的浓度均增加至原来的两倍,此时反应v_______v(“>”“<”“=”)

(3)NO2存在如下平衡:2NO2(g)N2O4(g) H<0,在一定条件下NO2N2O4的消耗速率与各自的分压(分压=总压×物质的量分数)有如下关系:v(NO2)=k1·p2(NO2)v(N2O4)=k2·p(N2O4),相应的速率与其分压关系如图所示。

一定温度下,k1k2与平衡常数kp(压力平衡常数,用平衡分压代替平衡浓度计算)间的关系是k1=____________;在上图标出点中,指出能表示反应达到平衡状态的点是___,理由是________

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