题目内容

氮是大气中含量最多的气体,研究氮及其化合物对人类有重要的意义。
(1)合成氨的原理为:N2(g)+3H22NH3 △H=" -" 92.4kJ/mol
①将一定量的N2(g)和H2(g)放入1L的密闭容器中,在500℃、2×107Pa下达到平衡,平衡时测得N2为0.1 mol,H2为0.3 mol,NH3为0.1 mol。该条件下H2的转化率为      
此温度下该反应的平衡常数K=          
②欲提高H2的转化率,下列措施可行的是           
a.向容器中按原比例再充入原料气
b.向容器中再充入惰性气体
c.改变反应的催化剂
d.液化生成物分离出氨
(2)在2L密闭容器中,800℃时反应2NO(g)+O2(g)  2NO2(g) △H<0体系中,各成分浓度随时间的变化如图:

①用O2表示从0~2s内该反应的平均速率v=___________。
②能说明该反应已经达到平衡状态的是_________。
a.v(NO2)=2v(O2)   
b.容器内压强保持不变     
c.v(NO)=2v(O2)  
d.容器内的密度保持不变
③为使该反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动的是_________。
a.及时分离出NO2气体           b.适当升高温度 
c.增大O2的浓度                d.选择高效的催化剂
(3)汽车尾气中含有CO、NO2等有毒气体,对汽车加装尾气净化装置,可使有毒气体相互反应转化为无毒气体。4CO(g)+2NO2(g) 4CO2(g)+N2(g)  ΔH=-1 200 kJ·mol-1对于该反应,温度不同(T2>T1)、其他条件相同时,下列图像正确的是______(填代号)。

(1)33.3% (2分) K=3.7(L/mol)2或100/27(L/mol)2(2分)②ad(2分)
(2)① 1.5×10-3mol/(L·s)(2分)    ②b c (2分) ③c(1分)
(3)乙 (1分)

解析试题分析:⑴ ①   N2(g)   +   3H2        2NH3    △H=-92.4kJ/mol
起始浓度:0.15mol/L   0.45mol/L           0
变化量:  0.05mol/L   0.15mol/L         0.1mol/L
平衡浓度:0.1mol/L    0.3mol/L          0.1mol/L
因此该条件下H2的转化率为:
平衡常数为:
②a.向容器中按原比例再充入原料气,可以引入假想状态,让按原比例充入的原料气充入一个体积相等,温度相等的容器中与原来的达到等效平衡,然后将这两个容器等压下合并,此刊转化率不变,这时,将容器压缩至原来的体积,相当于增大压强,平衡向右移动,氢气转化率增大; b.向容器中再充入惰性气体,容器体积不变,各组分的浓度不变,平衡不发生移动,氢气的转化率是不变的;c.改变反应的催化剂,只能改变化学反应的速率,不能改变各种物质的转化率;d.液化生成物分离出氨,减小了生成物的浓度,平衡正向移动,增大了氢气的转化率。
⑵①从图中三条线的变化趋势经及变化量的大小,可知a线对应的是二氧化氮;b线对应的是一氧化氮;c线对应的是氧气。所以:
②a.v(NO2)=2v(O2) 这种关系是始终存在的,不能作为反应达到平衡的标志;b.容器内压强保持不变,表明容器内的各组分的总的分子数不变了,若正向移动,是分子总数减小的方向,若逆向移动,是分子总数增大的方向,因此,当容器内压强保持不变的时候,表明达到了平衡状态;c.v(NO)=2v(O2):
,这个关系在反应中是始终存在的;若达到平衡状态,则有:②,将②代入①可得:,也就是v逆(NO)=2v正(O2),正确;d.容器内的密度保持不变,这是一个体积不变的气体之间的反应,不管反应到什么程度,容器内的密度始终保持不变,因此该选项不能作为反应达到平衡状态的标志。因此该题选bc。③a.及时分离出NO2气体,会使得反应速率减慢,错误;b.适当升高温度,反应速率加快,但反应逆向移动,错误;c.增大O2的浓度,反应速率加快,平衡逆向移动,正确;d.选择高效的催化剂,反应速率加快,但平衡不移动,错误。
⑶甲图中,在第一次达到平衡后,升高温度到T2,正逆反应速率都是增大的,因此甲错误;乙图中,遵循“先拐先平,数值大”,且在高温时,正向是放热的,升温平衡会逆向移动,使得二氧化氮的转化率减小。乙图正确;丙图中随着压强的增大,平衡正向移动,一氧化碳的转化率增大,但含量逐渐的降低。丙图错误。
考点:考查化学反应速率、化学平衡及其移动。

练习册系列答案
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运用化学反应原理研究氮、硫等单质及其化合物的反应有重要意义
(1)硫酸生产过程中2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),平衡混合体系中SO3的百分含量和温度的关系如右图所示,根据下图回答下列问题:

①2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的△H__________0(填“>”或“<”),
②一定条件下,将SO2与O2以体积比2:1置于一体积不变的密闭容器中发生以上反应,能说明该反应已达到平衡的是        

A.体系的密度不发生变化B.SO2与SO3的体积比保持不变
C.体系中硫元素的质量百分含量不再变化D.单位时间内转移4 mol 电子,同时消耗2 mol SO3
E.容器内的气体分子总数不再变化
(2)一定的条件下,合成氨反应为:N2(g)+3H2(g)  2NH3(g)。图1表示在此反应过程中的能量的变化,图2表示在2L的密闭容器中反应时N2的物质的量随时间的变化曲线。图3表示在其他条件不变的情况下,改变起始物氢气的物质的量对此反应平衡的影响。

图1           图2         图3
①该反应的平衡常数表达式为          ,升高温度,平衡常数         (填“增大”或“减小”或“不变”)。
②由图2信息,计算0~10min内该反应的平均速率v(H2)=       ,从11min起其它条件不变,压缩容器的体积为1L,则n(N2)的变化曲线为       (填“a”或“b”或“c”或“d”)
③图3 a、b、c三点所处的平衡状态中,反应物N2的转化率最高的是       点,温度T1   T2(填“>”或“=”或“<”)
(3)若将等物质的量的SO2与NH3溶于水充分反应,所得溶液呈    性,所得溶液中c(H+)- c(OH)=           (填写表达式)(已知:H2SO3:Ka1=1.7×10-2,Ka2=6.0×10-8,NH3·H2O:Kb=1.8×10-5

氮是大气中含量最多的气体,研究氮及其化合物对人类有重要的意义。
(1)合成氨的原理为:N2(g)+3H2(g)2NH3 (g) △H=" -" 92.4kJ/mol
①将一定量的N2(g)和H2(g)放入1L的密闭容器中,在500℃、2×107Pa下达到平衡,平衡时测得N2为0.1 mol,H2为0.3 mol,NH3为0.1 mol。该条件下H2的转化率为      
此温度下该反应的平衡常数K=          
②欲提高H2的转化率,下列措施可行的是           
a.向容器中按原比例再充入原料气
b.向容器中再充入惰性气体
c.改变反应的催化剂
d.液化生成物分离出氨
(2)在2L密闭容器中,800℃时反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)△H<0体系中,各成分浓度随时间的变化如图:

①用O2表示从0~2s内该反应的平均速率v=___________。
②能说明该反应已经达到平衡状态的是 _________。
a.v(NO2)=2v(O2)   
b.容器内压强保持不变     
c.v(NO)=2v(O2)
d.容器内的密度保持不变
③为使该反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动的是_________。
a.及时分离出NO2气体           b.适当升高温度 
c.增大O2的浓度                 d.选择高效的催化剂
(3)汽车尾气中含有CO、NO2等有毒气体,对汽车加装尾气净化装置,可使有毒气体相互反应转化为无毒气体。
4CO(g)+2NO2(g) 4CO2(g)+N2(g) ΔH=-1 200 kJ·mol-1
对于该反应,温度不同(T2>T1)、其他条件相同时,下列图像正确的是______(填代号)。

如图所示的装置中发生反应2A2(g)+B2(g)2C(g);△H=" -a" kJ/mol(a >0),已知P是可自由滑动的活塞。在相同温度时关闭K,向A, B容器中分别充入2mol A2和1mol B2两容器分别在500℃时达平衡,A中C的浓度为w1 mol/L,放出热量 b kJ,B中C的浓度为w2 mol/L,放出热量 c kJ。请回答下列问题:
(1)此反应的平衡常数表达式为______________________;若将温度升高到700℃,反应的平衡常数将_____________(增大、减小或不变)。
(2)比较大小:w1_____ w2(填>、=、<),a、b、c由大到小的关系 ______________________。
(3)若打开K,一段时间后重新达平衡,容器B的体积将______________________(填增大,减小或不变)。
(4)若让A,B体积相等且固定P,在B中改充入4mol A2和2mol B2在500℃时达平衡后C 的浓度为w3 mol/L,则 w1,w3的关系______________________。
(5)能说明A中已达到平衡状态的是            (填序号,有一个或多个选项符合题意)。
a、v(C)=2v(B2)                  
b、容器内气体压强保持不变
c、容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化             
d、容器内的气体密度保持不变
(6)使该反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动的是_____________。
a、及时分离出C气体             b、适当升高温度
c、增大B2的浓度                  d、选择高效的催化剂

把大气中的游离态的氮转化为氮的化合物的过程称为固氮。生物固氮和大气固氮(闪电时N2转化为NO)属于自然固氮,这远不能满足人类的需要。工业固氮(合成氨)是目前人工固氮的主要方法。有关大气固氮和工业固氮的平衡常数K值分别如下表一和表二。
表一:N2+ O  2NO                    

温度
27℃
2000℃
K值
3.84×10-31
0.1
 
表二:N2+ 3H22NH3      
温度
25℃
350℃
400℃
450℃
K值
5×108
1.847
0.507
0.152
(1)根据上表中的数据分析,下列说法正确的是_________。
A、N2+ O  2NO是吸热反应
B、人类大规模模拟大气固氮是没有意义的
C、在常温下,增加工业固氮的容器的压强,K值会发生改变
D、工业固氮是放热反应
(2)向某密闭容器中加入4 mol NH3、1.2 mol H2和一定量的N2三种气体,一定条件下发生反应,各物质的浓度随时间变化如甲图所示[已知0~t1阶段保持恒温、恒容,且c(N2)未画出]。乙图为t2时刻后改变反应条件,反应速率随时间的变化情况,已知在t2、t3、t4、t5时刻各改变一种不同的条件。

①若t1="15" s,则t0~t1阶段的反应速率为v(H2)=   
②N2的起始物质的量为     
③反应达到平衡状态,下列说法中能表明已达到平衡状态的是           
A、单位时间内生成a molN2,同时生成3a mol H2   B、容器的总压强不再变化
C、混合气体的密度不再变化        D、三个H—H 键断裂的同时有六个H—N键断裂
④t4时刻改变的条件为           ,t5时刻改变的条件为          
⑤已知t0~t1阶段该反应放出或吸收的热量为Q kJ(Q为正值),试写出该反应的热化学方程式:____________________________________________________________________

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