Question

氮是地球上含量豐富的一種元素，氮及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、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(huán)境保護的重要內(nèi)容之一．

（1）圖是1mol NO₂和1mol CO反應(yīng)生成CO₂和NO過程中能量變化示意圖1，請寫出NO₂和CO反應(yīng)的熱化學(xué)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(yīng)：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(fā)生下列反應(yīng)：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(yīng)的平衡常數(shù)表達式：K=______，已知：K_300℃＞K_350℃，則該反應(yīng)是______熱反應(yīng)
②反應(yīng)達到平衡后，NO₂的轉(zhuǎn)化率為______，此時若再通入一定量氮氣，則NO₂的轉(zhuǎn)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(nèi)該反應(yīng)的平均速率v=______．

Answer 1

【答案】分析：（1）根據(jù)能量變化圖，反應(yīng)熱等于正反應(yīng)的活化能減去逆反應(yīng)的活化能；據(jù)蓋斯定律，利用后三個化學(xué)方程式就可以求出反應(yīng)的焓變；
（2）①根據(jù)平衡常數(shù)表達式的書寫來解答；根據(jù)升高溫度平衡常數(shù)減小，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動，再根據(jù)溫度對化學(xué)平衡的影響；
②根據(jù)表格可知1000S時反應(yīng)達到平衡，根據(jù)轉(zhuǎn)化率的公式求解；根據(jù)再通入一定量氮氣，沒有引起體系中4NO₂（g）+O₂ （g）?2N₂O₅（g）各物質(zhì)濃度的變化；
③根據(jù)反應(yīng)物的濃度在減少，生成物的濃度再增加，以及利用系數(shù)之比等于化學(xué)反應(yīng)速率之比來求解；根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率V==利用表格數(shù)據(jù)來求NO₂的速率，然后利用系數(shù)之比等于化學(xué)反應(yīng)速率之比來求O₂的速率．
解答：解：（1）該反應(yīng)的焓變△H=E₁-E₂=134KJ/mol-368KJ/mol=-234KJ/mol，所以熱化學(xué)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(jù)蓋斯定律，②+③×2-①，得化學(xué)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(xué)平衡常數(shù)等于生成物的濃度系數(shù)次方之積除以反應(yīng)物的濃度系數(shù)次方之積，所以K=；升高溫度平衡常數(shù)減小，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動，而升高溫度平衡向吸熱的方向移動，所以逆反應(yīng)吸熱，則正反應(yīng)放熱，故答案為：；放；
②根據(jù)表格可知1000S時反應(yīng)達到平衡，已反應(yīng)的NO₂為：20mol-10.08mol=9.92mol，NO₂的轉(zhuǎn)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(zhì)濃度的變化，所以平衡不移動，轉(zhuǎn)化率不變，故答案為：49.6%；不變；
③因反應(yīng)物的濃度在減少，生成物的濃度再增加，根據(jù)方程式可知O₂是NO₂的反應(yīng)速率的，N₂O₅和NO₂的反應(yīng)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(nèi)反應(yīng)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(xué)方程式、化學(xué)平衡常數(shù)、化學(xué)平衡移動、化學(xué)反應(yīng)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(guī)律的積累．