Question

【題目】隨著我國對環境問題的重視，碳、氮及其化合物的研究備受關注。

已知：Ⅰ ；

Ⅱ ；

Ⅲ ．

請回答下列問題：

（1）________。

（2）一定溫度下，向剛性容器中充入和足量，發生上述反應，部分物質的物質的量濃度隨時間的變化情況如圖所示。

已知曲線a代表的濃度變化，曲線b代表NO的濃度變化，則曲線c代表________的濃度變化。

該剛性容器的容積為________；內，的消耗速率________。

該條件下，反應Ⅰ和反應Ⅱ中活化能較大的是________填“反應Ⅰ”或“反應Ⅱ”，原因為________。

該溫度下，反應Ⅲ的化學平衡常數Ⅲ________。

（3）若其他條件不變，將恒溫容器改為絕熱容器，再次達到平衡后，與原平衡相比，CO的體積分數________填“增大”“減小”或“不變”，原因為________。

Answer 1

【答案】 反應Ⅱ 反應I的反應速率較快 增大 反應I、反應Ⅱ和反應Ⅲ均為放熱反應，則絕熱容器平衡時的溫度高于恒容容器平衡時的溫度，導致反應Ⅲ的平衡逆向移動

【解析】

結合已知熱化學方程式，根據蓋斯定律進行計算；

根據化學反應前后元素守恒進行分析；

已知物質的量和濃度可求體積，根據計算反應速率；

由圖可知，開始時NO和CO的生成速率較快，反應速率越快，活化能越��；

根據元素守恒計算反應Ⅲ平衡時各物質的平衡濃度，進入計算該溫度下，反應Ⅲ的化學平衡常數；

反應I、反應Ⅱ和反應Ⅲ均為放熱反應，則絕熱容器平衡時的溫度高于恒容容器平衡時的溫度，升溫平衡逆向移動，據此分析。

根據蓋斯定律，反應Ⅲ反應Ⅱ反應，則；故答案為：；

根據化學方程式及圖中信息可知，反應I和反應Ⅱ在第時完全反應，且只有反應Ⅲ為可逆反應。根據化學方程式可知，參與反應的和C的物質的量之比為，結合元素守恒可知，最終平衡體系的氣體中碳元素和氮元素的物質的量濃度均為，其中和的物質的量濃度相等，均為，則的物質的量濃度為，所以曲線c代表的濃度變化；故答案為：；

向剛性容器中充入的的物質的量為，起始濃度為，所以剛性容器的容積為；內，的消耗速率；故答案為：；；

由圖可知，開始時NO和CO的生成速率較快，說明反應I的速率大于反應Ⅱ，說明反應I的活化能較小，所以該條件下，反應Ⅱ的活化能較大；故答案為：反應Ⅱ；反應I的反應速率較快；

根據元素守恒可知，氣態碳元素、氮元素的總濃度均為，和的物質的量相等，故的物質的量的2倍等于的物質的量，則反應Ⅲ平衡時各物質的平衡濃度如下單位：，c(CO)=c(NO)=0.1mol/L，c(N2)=0.45mol/L，c(CO2)= 0.9mol/L，所以該溫度下，反應Ⅲ的化學平衡常數；故答案為：3645；

反應I、反應Ⅱ和反應Ⅲ均為放熱反應，則絕熱容器平衡時的溫度高于恒容容器平衡時的溫度，導致反應Ⅲ相對于原平衡逆向移動，CO的體積分數增大；故答案為：增大；反應I、反應Ⅱ和反應Ⅲ均為放熱反應，則絕熱容器平衡時的溫度高于恒容容器平衡時的溫度，導致反應Ⅲ的平衡逆向移動。