Question

氮是地球上含量豐富的一種元素，氮及其化合物在工農業生產、生活中有著重要作用，減少N的氧化物在大氣中的排放是環境保護的重要內容之一．

（1）圖是1mol NO₂和1mol CO反應生成CO₂和NO過程中能量變化示意圖1，請寫出NO₂和CO反應的熱化學方程式______；
又知：N₂ （g）+O₂ （g）=2NO（g）△H=+180kJ?mol^-1；2NO（g）+O₂（g）=2NO₂（g）△H=-112.3kJ?mol^-1；則反應：2NO（g）+2CO₂（g）?N₂（g）+2CO₂（g）的△H=______；
（2）一定溫度下，在2L密閉容器中NO₂和O₂可發生下列反應：4NO₂（g）+O₂ （g）?2N₂O₅（g）；已知體系中n（NO₂）隨時間變化如下表：

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

①寫出該反應的平衡常數表達式：K=______，已知：K_300℃＞K_350℃，則該反應是______熱反應
②反應達到平衡后，NO₂的轉化率為______，此時若再通入一定量氮氣，則NO₂的轉化率將______（填“增大”、“減小”、“不變”）；
③如圖2中表示N₂O₅ 的濃度的變化曲線是______，用O₂表示從0～500s內該反應的平均速率v=______．

Answer 1

【答案】分析：（1）根據能量變化圖，反應熱等于正反應的活化能減去逆反應的活化能；據蓋斯定律，利用后三個化學方程式就可以求出反應的焓變；
（2）①根據平衡常數表達式的書寫來解答；根據升高溫度平衡常數減小，說明升高溫度平衡向逆反應方向移動，再根據溫度對化學平衡的影響；
②根據表格可知1000S時反應達到平衡，根據轉化率的公式求解；根據再通入一定量氮氣，沒有引起體系中4NO₂（g）+O₂ （g）?2N₂O₅（g）各物質濃度的變化；
③根據反應物的濃度在減少，生成物的濃度再增加，以及利用系數之比等于化學反應速率之比來求解；根據化學反應速率V==利用表格數據來求NO₂的速率，然后利用系數之比等于化學反應速率之比來求O₂的速率．
解答：解：（1）該反應的焓變△H=E₁-E₂=134KJ/mol-368KJ/mol=-234KJ/mol，所以熱化學方程式為：NO₂（g）+CO（g）=CO₂（g）+NO（g）△H=-234kJ?mol^-1，
N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H₁=+180kJ?mol^-1         ①
2NO（g）+O₂（g）=2NO₂（g）△H=-112.3kJ?mol^-1       ②
NO₂（g）+CO（g）=CO₂（g）+NO（g）△H=-234kJ?mol^-1 ③
根據蓋斯定律，②+③×2-①，得化學方程式為：2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）△H=（-112.3kJ?mol^-1 ）+（-234kJ?mol^-1）×2-（+180kJ?mol^-1）=-760.3kJ?mol^-1，
故答案為：NO₂（g）+CO（g）=CO₂（g）+NO（g）△H=-234kJ?mol^-1；-760.3kJ?mol^-1；
（2）①化學平衡常數等于生成物的濃度系數次方之積除以反應物的濃度系數次方之積，所以K=；升高溫度平衡常數減小，說明升高溫度平衡向逆反應方向移動，而升高溫度平衡向吸熱的方向移動，所以逆反應吸熱，則正反應放熱，故答案為：；放；
②根據表格可知1000S時反應達到平衡，已反應的NO₂為：20mol-10.08mol=9.92mol，NO₂的轉化率為×100%=49.6%；再通入一定量氮氣，沒有引起體系中4NO₂（g）+O₂ （g）?2N₂O₅（g）各物質濃度的變化，所以平衡不移動，轉化率不變，故答案為：49.6%；不變；
③因反應物的濃度在減少，生成物的濃度再增加，根據方程式可知O₂是NO₂的反應速率的，N₂O₅和NO₂的反應速率的，則a為NO₂的變化曲線；c為N₂O₅的變化曲線，d為氧氣的變化曲線，
0～500s內反應的平均速率v（NO₂）==6.04×10^-3mol/（L?s），
v（O₂）=v（NO₂）×=1.51×10^-3mol/（L?s），
故答案為：c；1.51×10^-3mol/（L?s）．
點評：本題考查了熱化學方程式、化學平衡常數、化學平衡移動、化學反應速率的計算等，題目較為綜合，難度中等，注意做題方法、判斷規律的積累．