Question

氮是地球上含量豐富的元素，氮及其化合物的研究在生產、生活中有著重要意義．
（1）如圖是1mol NO₂和1mol CO反應生成CO₂和NO過程中能量變化示意圖，寫出NO₂和CO反應的熱化學方程式______．若在反應體系中加入催化劑使反應速率增大，則E₁的變化是______，該反應的反應熱△H______（填“增大”“減小”或“不變”）．
（2）已知：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180kJ?mol^-1
2NO（g）+2CO（g）=N₂（g）+2CO₂（g）△H=-746kJ?mol^-1
則反應CO（g）+O₂（g）=CO₂（g）的△H=______kJ?mol^-1
（3）根據最新“人工固氮”的研究報道，在常溫、常壓、光照條件下，N₂在催化劑（摻有少量Fe₂O₃的TiO₂）表面與水發生下列反應：N₂（g）+3H₂O（l）=2NH₃（g）+O₂（g）△H=a kJ?mol^-1
為進一步研究NH₃生成量與溫度的關系，測得常壓下達到平衡時部分實驗數據如下表：

T/K	303	313	323
NH3生成量/（10-6mol）	4.8	5.9	6.0

此合成反應中，a______0；△s______0，（填“＞”、“＜”或“=”）
（4）在一固定容積為2L的密閉容器內加人2mol NH₃和3mol O₂，發生反應4NH₃（g）+5O₂（g）?4NO（g）+6H₂O（g），2min后達到平衡，生成1.2mol NO．則前2分鐘的平均反應速率v（NH₃）為______，平衡時O₂的轉化率為______，該反應平衡常數的表達式K=______．
（5）某溫度下，體積均為0.25L的兩個恒容密閉容器中發生下列反應：N₂（g）+3H₂（g） 2NH₃（g）△H=-92.4kJ?mol^-1，實驗測得反應起始時、達到平衡時的有關數據如下表所示：

容器 編號	起始時各物質的物質的量/mol			反應達平衡時的焓變/kJ?mol-1
	N2	H2	NH3
A	1	3		△H1=-23.1
B	0.9	2.7	0.2	△H2

容器B中反應達到平衡狀態時的反應熱△H₂=______．

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；根據催化劑能降低反應的活化能，但不影響反應熱的大小；
（2）據蓋斯定律，利用后2個化學方程式就可以求出反應的焓變；
（3）根據溫度對化學平衡移動方向的影響來判斷反應的吸放熱情況；根據正反應氣體的物質的量減小，混亂度減小來分析△s；
（4）先根據化學反應速率V==求NO的速率，然后利用系數之比等于化學反應速率之比來求NH₃的速率；根據變化的各物質的物質的量之比等于化學計量數之比求出反應的氧氣的物質的量，然后求出消耗氧氣的物質的量，然后根據轉化率等于已反應的物質的量除以原來的物質的量；根據化學平衡常數等于平衡時各生成物濃度的化學計量數次冪的乘積除以各反應物濃度的化學計量數次冪的乘積所得的比值；
（5）利用A容器反應熱計算生成氨氣的物質的量，根據等效平衡判斷B容器反應的氮氣的物質的量，最后根據物質的量與熱量的關系求解．
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；
催化劑能降低反應的活化能，但不影響反應熱的大小，所以在反應體系中加入催化劑使反應速率增大，則E₁減小，該反應的反應熱△H不變，
故答案為：NO₂（g）+CO（g）=CO₂（g）+NO（g）△H=-234kJ?mol^-1；減��；不變；
（2）N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180kJ?mol^-1         ①
2NO（g）+2CO（g）=N₂（g）+2CO₂（g）△H=-746kJ?mol^-1   ②
根據蓋斯定律，，得：CO（g）+O₂（g）=CO₂（g）△=-283kJ?mol^-1，
故答案為：-283；
（3）由表知溫度越高，氨氣的量越大，即升高溫度，平衡向右進行，所以正反應是吸熱反應，△H＞0；
正反應氣體的物質的量減小，混亂度減小，所以△s＜0；
故答案為：＞；＜；
（4）NO的速率V（NO）==0.3mol/（L?min），前2分鐘的平均反應速率v（NH₃）=V（NO）=0.3mol/（L?min），2min后達到平衡，生成1.2mol NO，則消耗了1.5molO₂，所以氧氣的轉化率為：×100%=50%，反應平衡常數的表達式K=，
故答案為：0.3mol/（L?min）；50%；；

（5）容器中放出23.1kJ熱量，則生成氨氣的物質的量為：=0.5mol，利用三段式法計算：
       N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=一92.4kJ/mol
起始：1mol     3mol            0
轉化：0.25mol   0.75mol         0.5mol
平衡：0.75mol   2.25mol         0.5mol
從等效平衡的角度分析，0.9molN₂、2.7molH₂和0.2molNH₃相當于1molN₂、3molH₂，在相同條件下處于相同平衡狀態，所以B容器的反應正向進行，達到平衡時消耗0.15molN₂，所以放出的熱量為0.15mol×92.4kJ/mol=13.86
kJ；
故答案為：13.86．
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．