题目内容

5．已知：反应I：4NH3（g）+6NO（g）?5N2（g）+6H2O（l）△H1
反应Ⅱ：2NO（g）+O2（g）?2NO2（g）△H2（且|△H1|=2|△H2|）
反应Ⅲ：4NH3（g）+6NO2（g）?5N2（g）+3O2（g）+6H2O（l）△H3
反应I和Ⅱ反应在不同温度时的平衡常数及其大小关系如表：
温度/K反应I反应II已知：
K2＞K1＞K2′＞K1′
298K1K2
398K1′K2′
（1）①推测反应I是反应放热（填“吸热”或“放热”），②150oC时，反应Ⅲ的平衡常数表达式K=$\frac{{c}^{3}（{O}_{2}）{c}^{5}（{N}_{2}）}{{c}^{4}（N{H}_{3}）{c}^{6}（N{O}_{2}）}$，温度升高，K值增大（填“增大”或“减小”）．
（2）相同条件下，反应I：4NH3（g）+6NO（g）?5N2（g）+6H2O（l）在2L密闭容器内，选用不同的催化剂，反应产生N2的量随时间变化如图1所示．
①算0～4分钟在A催化剂作用下，反应速率V（NO）=0.375mol•L-1•min-1，
②下列说法不正确的是CE．
A．单位时间内H-O键与N-H键断裂的数目相等时，说明反应已经达到平衡
B．若在恒容绝热的密闭容器中发生反应，当K值不变时，说明反应已经达到平衡
C．该反应的活化能大小顺序是：Ea（A）＞Ea（B）＞Ea（C）
D．反应达到平衡后，升高温度，逆反应速率先增大后减小
E．由如图1可知，催化剂A使反应进行的程度更大
（3）工业生产的尾气处理中，应用了反应Ⅲ的原理，如图2测得不同温度下氨气的转化率

你认为反应控制的最佳温度应为C，
A．300～350℃B．350～400℃
C．400～450℃D．450～500℃
（4）某一体积固定的密闭容器中进行反应Ⅲ，200℃时达平衡．请在如图3补充画出：t1时刻升温，在t1与t2之间某时刻达到平衡；t2时刻添加催化剂，N2的百分含量随时间变化图象．

分析 （1）①反应I：4NH3（g）+6NO（g）?5N2（g）+6H2O（l）△H1，平衡常数K1＞K1′，升温平衡常数减小，说明平衡逆向进行，正反应为放热反应；
②反应I：4NH3（g）+6NO（g）?5N2（g）+6H2O（l）K1=$\frac{{c}^{5}（{N}_{2}）}{{c}^{4}（N{H}_{3}）{c}^{6}（NO）}$
反应Ⅱ：2NO（g）+O2（g）?2NO2（g），K2=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）c（{O}_{2}）}$
150oC时，反应Ⅲ4NH3（g）+6NO2（g）?5N2（g）+3O2（g）+6H2O（l），的平衡常数表达式K3=$\frac{{c}^{3}（{O}_{2}）{c}^{5}（{N}_{2}）}{{c}^{4}（N{H}_{3}）{c}^{6}（N{O}_{2}）}$；已知K1＞K1′，说明随温度升高，K减小，则反应Ⅰ为放热反应，△H1＜0；K2＞K2′，说明随温度升高，K减小，则反应II为放热反应，△H2＜0；反应I-反应II×3得到反应III，则△H3=△H1-3△H2，据此分析；
（2）①4min时氮气为2.5mol，则消耗的NO为2.5mol×$\frac{6}{5}$=3mol，根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v（NO）；
②A．可逆反应到达平衡时12个O-H断裂，同时生成12个O-H键，而生成12个N-H键需要12个N-H断裂；
B．恒容绝热的密闭容器中，反应中温度会变化，则K会变化，当K值不变时，说明温度不变，反应已经达到平衡；
C．相同时间内生成的氮气的物质的量越多，则反应速率越快，活化能越低；
D．反应达到平衡后，升高温度，速率增大，平衡向逆反应方向进行，逆反应速率从大到小；
E．催化剂改变反应速率，不改变化学平衡；
（3）由图可知在400-450℃时，二甲醚的浓度最小，转化率最大；
（4）t1时升高温度，平衡向正反应方向移动，CO2的百分含量增加，据此画图．

解答 解：（1）①反应I：4NH3（g）+6NO（g）?5N2（g）+6H2O（l）△H1，平衡常数K1＞K1′，升温平衡常数减小，说明平衡逆向进行，正反应为放热反应；
故答案为：放热；
②已知K1＞K1′，说明随温度升高，K减小，则反应Ⅰ为放热反应，△H1＜0；K2＞K2′，说明随温度升高，K减小，则反应II为放热反应，△H2＜0；反应I-反应II×3得到反应III，则△H3=△H1-3△H2，已知|△H1|=2|△H2|，所以△H3=△H1-3△H2=|△H2|＞0，即反应III为吸热反应，150oC时，反应Ⅲ4NH3（g）+6NO2（g）?5N2（g）+3O2（g）+6H2O（l），的平衡常数表达式K3=$\frac{{c}^{3}（{O}_{2}）{c}^{5}（{N}_{2}）}{{c}^{4}（N{H}_{3}）{c}^{6}（N{O}_{2}）}$；温度升高平衡正向进行，平衡常数增大，
故答案为：$\frac{{c}^{3}（{O}_{2}）{c}^{5}（{N}_{2}）}{{c}^{4}（N{H}_{3}）{c}^{6}（N{O}_{2}）}$；增大；
（2）①4min时氮气为2.5mol，则消耗的NO为2.5mol×$\frac{6}{5}$=3mol，所以v（NO）=$\frac{\frac{3mol}{2L}}{4min}$=0.375mol•L-1•min-1，
故答案为：0.375mol•L-1•min-1；
②A．可逆反应到达平衡时12个O-H断裂，同时生成12个O-H键，而生成12个N-H键需要12个N-H断裂，单位时间内H-O键与N-H键断裂的数目相等时，说明反应已经达到平衡，故A正确；
B．恒容绝热的密闭容器中，反应中温度会变化，则K会变化，当K值不变时，说明温度不变，反应已经达到平衡，故B正确；
C．相同时间内生成的氮气的物质的量越多，则反应速率越快，活化能越低，故活化能大小顺序是：Ea（A）＜Ea（B）＜Ea（C），故C错误；
D．反应达到平衡后，升高温度，速率增大，平衡向逆反应方向进行，逆反应速率从大到小，逆反应速率先增大后减小，故D正确；
E．由如图1可知，催化剂A改变反应速率，不改变化学平衡，不能使反应进行的程度更大，故E正确，
故答案为：CE；
（3）由图可知在400-450℃时，二甲醚的浓度最小，转化率最大，故选C，
故答案为：C；
（4）t1时升高温度，平衡向正反应方向移动，CO2的百分含量增加，图象为：，
答：N2的百分含量随时间变化图象．

点评 本题考查了化学平衡影响因素分析判断、平衡常数的应用、反应速率计算、平衡状态的判断、图表信息的提取与应用等，题目难度中等，侧重于考查学生对基础知识的综合应用能力．

练习册系列答案
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12．向一定量的明矾溶液中滴加Ba（OH）2溶液，生成沉淀的质量m与加入Ba（OH）2溶液的体积V之间的关系正确的是（　　）
A．B．C．D．
13．15g A物质和10.5g B物质完全反应，生成7.2g C物质，1.8g D物质和0.3mol E物质，则E物质的摩尔质量是（　　）
A．100g/molB．100gC．55g/molD．55g
13．硼及其化合物在工业中有重要应用，已知以下几个反应：
Ⅰ．BCl3（g）+3H2O（I）=H3BO3（s）+3HCl（g）△H1
Ⅱ．B2O3（s）+3C（s）+3Cl2（g）?2BCl3（g）+3CO（g）△H2
Ⅲ．H3BO3（aq）+H2O（I）?[B（OH）4]-（aq）+H+（aq）
Ⅳ．H3BO3（I）+3CH3OH（I）?B（OCH3）3（I）+3H2O（I）
（1）已知硼酸的结构是：，反应Ⅰ中相关化学键键能数据如下：
 化学键 H-O H-Cl B-O B-Cl
 E（KJ•mol-1） 465431 809 427 
由此计算△H1=-1044KJ•mol-1．
（2）已知△H2＞0，既能使反应Ⅱ平衡向正反应方向移动，又能加快反应速率的措施是bc．
a．加压 b．升温 c．增大Cl2的浓度 d．移走部分BCl3  e．加入适当的催化剂 f．增大焦炭的量
（3）写出反应Ⅲ的平衡常数表达式K=$\frac{[[B（OH）{\;}_{4}]{\;}^{-}][H{\;}^{+}]}{[{H}_{3}B{O}_{3}]}$；写出阴离子[B（OH）4]-的电子式：．
（4）在反应Ⅳ中，H3BO3的转化率在不同温度下随反应时间（t）的变化如图，若T=333K，初始c（H3BO3）=1mol•L-1，则0～10min的反应速率v（H3BO3）=0.08mol/（L•min）；40min达到平衡后，改变温度为T，c（H3BO3 ）以0.005mol•L-1•min-1的平均速率降低，经过10min又达到平衡，则T＞333K（用“＞”、“＜”、“=”填空），温度对该反应的速率和平衡移动的影响是升高温度反应速率加快，平衡向正向移动．
20．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．
（1）对于该反应：4CO（g）+2NO2（g）?4CO2（g）+N2（g）△H=-1 200kJ•mol-1，温度不同（T2＞T1）、其他条件相同时，下列图象正确的是乙（填代号）．
该反应的平衡常数表达式为K=$\frac{{c}^{4}（C{O}_{2}）c（{N}_{2}）}{{c}^{4}（CO）{c}^{2}（N{O}_{2}）}$．
（2）汽车尾气中CO与H2O（g）在一定条件下可以发生反应：CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）△H＜0.820℃时在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中，起始时按照下表进行投料，达到平衡状态．
起始物质的量甲乙丙
n（H2O）/mol0.100.200.20
n（CO）/mol0.100.100.20
①平衡时，甲、乙、丙三个容器中，CO的转化率大小关系为：甲=丙＜乙（用“甲”、“乙”、“丙”，“＞”、“=”或“＜”表示）．
②乙容器中，通过改变温度，使CO的平衡转化率增大，则平衡常数K增大（填“增大”、“减小”或“不变”）．
（3）为倡导“节能减排”和“低碳经济”，目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料乙醇．一定条件下发生反应：2CO2（g）+6H2（g）?CH3CH2OH（g）+3H2O（g）△H＜0．在一定条件下，在20L密闭容器中按物质的量比为1：3充入CO2和H2，温度在450K，5MPa下测得平衡体系中各物质的体积分数随温度的变化曲线如图丁所示．曲线乙表示的是CO2（填物质的化学式）的体积分数，图象中A点对应的体积分数b=18.8%（结果保留三位有效数字）．
10．下列各组中的离子，能在水溶液中大量共存的是（　　）
A．K+、H+、SO42-、OH-B．Na+、Ca2+、CO32-、NO3-
C．Na+、Cu2+、SO42-、Cl-D．Na+、H+、Cl-、CO32-
17．下列实验操作正确的是（　　）
A．用酒精萃取碘水中的碘
B．分液时，分液漏斗中的两层液体均从下口放出
C．蒸馏时，应将温度计水银球靠近蒸馏烧瓶支管口处
D．称量NaOH固体时，将氢氧化钠固体放在托盘天平左盘的纸上
14．已知H-H键键能（断裂时吸收或生成时释放的能量）为436kJ•mol-1，H-N键键能为391kJ•mol-1，根据化学方程式：N2（g）+3H2（g）=2NH3（g）；△H=-92kJ•mol-1．计算N≡N键的键能是（　　）
A．431kJ•mol-1B．649kJ•mol-1C．896kJ•mol-1D．946kJ•mol-1
15．实验室制取氯气的化学方程式：4HCl（浓）+MnO2 $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cl2↑+MnCl2+2H2O，
（1）反应物HCl中氯元素的化合价-1价．
（2）在该氧化还原反应中，MnO2 做氧化剂，锰元素被还原．而HCl在反应中表现的性质包括酸性和还原性．
（3）若有6molCl2生成时，反应中转移12mol电子．
（4）写出该反应的离子方程式4H++2Cl-+MnO2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn2++Cl2↑+2H2O，用双线桥法标出电子转移的方向和数目：．

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