Question

【题目】Ⅰ．含氮化合物在工农业生产中都有重要应用。

(1)己知：

4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g) △H=－541.8 kJ/mol，化学平衡常数为K1

N2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O(g) △H=－534 kJ/mol，化学平衡常数为K2

则用NH3和O2制取N2H4的热化学方程式为__________________________________，该反应的化学平衡常数K=_______（用K1、K2表示）。

(2)对于2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) 在一定温度下，在1 L的恒容密闭容器中充入0.1 mol NO和0.3 mol CO，反应开始进行。下图为容器内的压强(P)与起始压强(P0)的比值()随时间(t)的变化曲线，0~5 min内，该反应的平均反应速率v(N2)=______，平衡时NO的转化率为________。

Ⅱ．2NH3(g)+CO2(g)NH2COONH4(s)

(3)该反应能正向自发进行的原因是_____________________。

(4)恒温恒容下通入2 mol NH3和1 mol CO2进行上述反应，下列事实能证明反应已达平衡的是__________。

A．体系压强保持不变 B．气体平均密度保持不变

C．气体的平均摩尔质量保持不变 D．氨气的体积分数不变

Ⅲ．在恒温恒压条件下，向某密闭容器中通入2 mol SO2和1 mol O2，发生2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)反应，达到平衡后，t1时刻再向该容器中通入2 mol SO2和1 mol O2，请在下图中画出从t1时刻到再次达到化学平衡后的正逆反应速率随时间变化图像________。

Answer 1

【答案】4NH3(g)+O2(g)2N2H4(g)+2H2O(g) △H=+526.2kJ/mol 0.006mol/(L·min) 80% ΔH<0 AB

【解析】

I.(1)先写出NH3和O2制取N2H4的化学方程式，结合题给已知的热化学方程式根据盖斯定律求出热化学方程式；被求热化学方程式的平衡常数可依据盖斯定律运算、结合两个已知反应的热化学方程式的平衡常数变形可得；

(2)恒温恒容下，压强之比等于物质的量之比，由此利用物质的量结合“三段式法”进行计算即可。

II.(3)根据反应的焓变及熵变分析；

(4)对于恒温恒容下气体质量和气体的物质的量改变的反应，若体系的压强、气体的密度不变，反应达到平衡，若反应体系中气体全为反应物或生成物，任何时刻气体的平均摩尔质量及气体的含量都不变，不能作为判断平衡的依据；

III.可认为2 mol SO2和1 mol O2放在体积是VL容器内，将4 mol SO2和2 mol O2放入的容器容积是2VL容器内，达到平衡时压缩至容积为VL，根据平衡建立与途径无关分析。

I.(1) 根据已知条件可知①4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g) △H=－541.8 kJ/mol，化学平衡常数为K1=；

②N2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O(g) △H=－534 kJ/mol，化学平衡常数为K2=

①-②×2，整理可得：4NH3(g)+O2(g)2N2H4(g)+2H2O(g) △H=-541.8kJ/mol-（-534kJ/mol×2）=+526.2kJ/mol；该反应的化学平衡常数表示达式为K=。

(2)恒温恒容下，气体的压强之比等于物质的量之比。设5min转化的NO的物质的量为2x，平衡时NO转化了y，则：

对于反应：2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)

起始/mol 0.1 0.3 0 0

反应/mol2x 2x x2x

5min/mol 0.1-2x 0.3-2x x2x

平衡/mol 0.1-2y 0.3-2y y 2y

根据图1所示容器内的压强(P)与起始压强(P0)的比值得出==0.925，解得x=0.03mol，则v(N2)=mol/(Lmin)；

=0.90，解得y=0.04mol，所以平衡时NO的转化率为；

II.(3) 2NH3(g)+CO2(g)NH2COONH4(s)的正反应方向是混乱度减小的放热反应，△S＜0，此反应温度越低越容易自发进行，说明在较低温度下△H-T△S＜0，△H＜0，即该反应的正反应是体系混乱程度减小的放热反应，所以反应容易自发进行；

(4)A．由于该反应的正反应是气体体积减小的反应，若为达到平衡，气体的物质的量就减小，容器内的气体压强就会发生变化，所以若体系压强保持不变，说明气体的物质的量不变，反应达平衡状态，A正确；

B．该反应发生后气体的质量减小，气体的密度也会减小，若气体平均密度保持不变，说明气体的质量不变，则反应达平衡状态，B正确；

C．通入2molNH3和1molCO2进行反应，二者反应的物质的量的比也是2：1，所以无论反应是否达到平衡状态。氨气和二氧化碳的物质的量之比始终为2：1，则气体的平均摩尔质量一直保持不变，因此不能确定是否达平衡状态，C错误；

D．通入2molNH3和1molCO2进行反应，二者反应的物质的量的比也是2：1，所以无论反应是否达到平衡状态。氨气的体积分数一直保持不变，因此不能确定是否为平衡状态，D错误；

故合理选项是AB；

III.假如温度不变，将2 mol SO2和1 mol O2放在体积是VL容器内，粉碎反应，最终达到平衡状态；在该温度下将4 mol SO2和2 mol O2放入的容器容积是2VL容器内，达到平衡时平衡状态与前者相同，反应速率也与前者相同；然后将容器容积压缩至容积为VL，由于平衡建立与途径无关，只与反应的始态和终态有关。增大压强，反应物、生成物的浓度都增大，正、逆反应速率加快，由于增大的V正>V逆，所以平衡正向移动，最终达到平衡时的反应速率与原平衡比，速率加快，所以图像表示为：。