Question

2．氢气是一种新型的绿色能源，又是一种重要的化工原料．
（1）氢气燃烧热值高．实验测得，在常温常压下1gH₂完全燃烧生成液态水，放出142.9kJ热量．则表示H₂燃烧热的热化学方程式为H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8kJ/mol．又已知：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol，则氨气在空气中燃烧生成液态水和氮气时的热化学方程式为4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（l）；△H=-1530kJ/mol．
（2）氢气是合成氨的重要原料．
①当合成氨反应达到平衡后，改变某一外界条件（不改变 N₂、H₂和NH₃的量），反应速率与时间的关系如图1所示．

图中t₁时引起平衡移动的条件可能是增大压强，其中表示平衡混合物中NH₃的含量最高的一段时间是t₂-t₃．
②氨催化氧化可以制硝酸，此过程中涉及氮氧化物，如NO、NO₂、N₂O₄等．对于反应：N₂O₄（g）?2NO₂（g）△H＞0，在温度为T₁、T₂时，平衡体系中NO₂的体积分数随压强变化曲线如图2所示．下列说法正确的是BDE．
A．A、C两点的化学平衡常数：A＞C
B．A、C两点的气体颜色：A浅，C深
C．B、C两点的气体平均相对分子质量：B＜C
D．A、C两点的反应速率：A＜C
E．由状态B到状态A，可以用加热的方法．

Answer 1

分析 （1）1g氢气完全燃烧生成液态水时放出142.9kJ热量，2g氢气燃烧生成液态水放热285.8KJ，燃烧热是1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量，结合热化学方程式书写；根据盖斯定律进行书写氨气在空气中燃烧生成液态水和氮气时的热化学方程式；
（2）①根据图象分析影响平衡的因素；
②A．A、C两点温度相等，则平衡常数相同；
B．增大压强平衡向逆反应进行，向逆反应进行是减小由于压强增大导致浓度增大趋势，但到达平衡仍比原平衡浓度大；
C．B、C两点相同物质的含量相同，即二氧化氮与四氧化二氮的物质的量之比相等；
D．A、C两点在等温线上，压强越大，反应速率越快；
E．压强相同，升高温度，化学平衡正向移动，NO₂的体积分数增大．

解答 解：（1）1g氢气完全燃烧生成液态水时放出142.9kJ热量，2g氢气燃烧生成液态水放热285.8KJ，则氢气燃烧热的热化学方程式为：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8kJ/mol，
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；△H=-92.4kJ/mol①
H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8kJ/mol②
将方程式②×6-①×2得目标方程式，4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（l）；△H=-1530kJ/mol，
故答案为：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8kJ/mol；4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（l）△H=-1530kJ/mol；
（2）①N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol，反应是放热反应，反应前后气体体积减小，依据反应速率与时间的关系图象分析，t₁时正逆反应速率都增大，平衡正向移动，引起平衡移动的条件可能是增大压强；t₁-t₂平衡正向移动，t₃-t₄平衡逆向移动，t₅-t₆平衡不移动，所以表示平衡混合物中NH₃的含量最高的一段时间是t₂-t₃，
故答案为：增大压强；t₂-t₃；
②A．A、C两点温度相等，则平衡常数相同，故A错误；
B．A、C两点都在等温线上，C的压强大，与A相比C点平衡向逆反应进行，向逆反应进行是由于减小体积增大压强，平衡移动的结果降低NO₂浓度增大趋势，但到达平衡仍比原平衡浓度大，平衡时NO₂浓度比A的浓度高，NO₂为红棕色气体，则A、C两点气体的颜色：A浅，C深，故B正确；
C．B、C两点相同物质的含量相同，即二氧化氮与四氧化二氮的物质的量之比相等，则平均相对分子质量相等，故C错误；
D．由图象可知，A、C两点在等温线上，C的压强大，则A、C两点的反应速率：A＜C，故D正确；
E．升高温度，化学平衡正向移动，NO₂的体积分数增大，由图象可知，A点NO₂的体积分数大，则T₁＜T₂，由状态B到状态A，可以用加热的方法，故E正确．
故选BDE．

点评 本题考查燃烧热、化学平衡图象等，是对学生综合能力的考查，明确外界条件对化学平衡的影响及图象中纵横坐标的含义是解答本题的关键，注意燃烧热的概念应用，题目难度中等．