Question

16．氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用，减少氮的氧化物在大气中的排放是环境保护的重要内容之一．
（1）如图是1mol NO₂气体和1mol CO气体反应生成CO₂气体和NO气体过程中能量变化示意图，请写出NO₂和CO反应的热化学方程式NO₂（g）+CO（g）=NO（g）+CO₂（g）△H=-234 kJ•mol^-1；
已知：N₂ （g）+2NO₂ （g）?4NO（g）△H=+292.3kJ•mol^-1，
则反应：2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g） 的△H=-760.3KJ/mol；
（2）一定温度下，在体积为2L的恒容密闭容器中充入20mol NO₂和5mol O₂发生反应：4NO₂（g）+O₂（g）?2N₂O₅（g）；已知体系中n（NO₂）随时间变化如下表：

t（s）	0	500	1000	1500
n（NO2）（mol）	20	13.96	10.08	10.08

①写出该反应的平衡常数表达式：K=$\frac{{c}^{2}（{N}_{2}{O}_{5}）}{{c}^{2}（N{O}_{2}）•c（{O}_{2}）}$，已知：K₃₀₀⁰_C＞K₃₅₀⁰_C，则该反应是放热反应（填“放热”或“吸热”）；
②反应达到平衡后，NO₂的转化率为49.6%，若要增大NO₂的转化率，可采取的措施有AD
A．降低温度         B．充入氦气，使体系压强增大
C．再充入NO₂        D．再充入4mol NO₂和1mol O₂．

Answer 1

分析 （1）由图可知，1mol NO₂和1mol CO反应生成CO₂和NO放出热量368-134=234kJ，根据热化学方程式书写原则进行书写；然后根据盖斯定律来解答；
（2）①化学平衡常数为生成物浓度系数次幂的乘积与反应物浓度系数次幂乘积的比值；温度低，化学平衡常数大，则正反应放热；
②NO₂转化率为已转化的NO₂物质的量与起始物质的量的百分比；增大NO₂的转化率，促进反应的正向移动即可．

解答 解：（1）由图可知，1mol NO₂和1mol CO反应生成CO₂和NO放出热量368-134=234kJ，反应热化学方程式为：
NO₂（g）+CO（g）=NO（g）+CO₂（g）△H=-234 kJ•mol^-1 ①
又有N₂（g）+2NO₂（g）?4NO（g）△H=+292.3kJ•mol^-1②
将2①-②可得：2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）的△H=-760.3KJ/mol．
故答案为：NO₂（g）+CO（g）=NO（g）+CO₂（g）△H=-234 kJ•mol^-1；-760.3KJ/mol；
（2）①化学平衡常数为生成物浓度系数次幂的乘积与反应物浓度系数次幂乘积的比值，即K=$\frac{{c}^{2}（{N}_{2}{O}_{5}）}{{c}^{2}（N{O}_{2}）•c（{O}_{2}）}$；温度低，化学平衡常数大，则正反应放热，
故答案为：$\frac{{c}^{2}（{N}_{2}{O}_{5}）}{{c}^{2}（N{O}_{2}）•c（{O}_{2}）}$；放热；
②转化的NO₂的物质的量为20mol-10.08mol=9.92mol，转化率为：$\frac{9.92mol}{20mol}$×100%=49.6%；
A、该反应为放热反应，降低温度，化学平衡向右移动，故A正确；
B、反应气体浓度不变，化学平衡不移动，故B错误；
C、再充入NO₂，转化的物质的量增大，但是起始的物质的量增大较多，转化率降低，故C错误；
D、加入气体比例与原平衡NO₂的转化率相同，由于加入气体后，体系压强增大，NO₂的转化率增大，故D正确；
故答案为：AD．

点评 本题考查化学平衡影响因素、化学平衡的计算，题目计算量较大，难度中等，关键是构建平衡建立的等效途径，注意从正、逆不同方向建立的等效平衡转化率、反应热的关系，试题培养了学生的分析、理解能力及化学计算能力．