Question

17．A、B、C、D都是中学化学中的常见化合物，均由周期表前18号元素组成，D为红综色气体，甲、乙则是两种单质，以上单质和化合物之间在如图1所示的反应关系（反应物和生成物均无省略）．

请回答下列问题：
（1）图1所示转化过程中包含的反应类型有cd（填字母）．
a．置换反应    b．复分解反应c．分解反应    d．化合反应
（2）图1中反应①的化学方程式是4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H₂O．
（3）图1中反应③在一定条件下为可逆反应，反应的能量变化如图2所示，当该反应处于平衡状态时，下列措施中有利于提高C的平衡转化率的是BC（填字母）．
A．升高温度    B．降低温度    C．增大压强D．减小压强     E．加入催化剂    F．增加C的量
（4）若将l.00mol甲和2.00mol C混合充入容积为2L的密闭容器中，3分钟后反应达到平衡．平衡后混合气体总物质的量为2.55mol，用甲表示的化学反应速率为0.075 mol•L^-1•min^-1．
（5）容积均为2L的四个密闭容器中均进行着（4）中的反应，某温度下，各物质物质的量（mol）及正逆反应速率关系如表所示：

容器编号	n（甲）	n（C）	n （D）	v正与v逆的关系
Ⅰ	0.20	0.10	0.20	v正=v逆
Ⅱ	0.20	0.40	1.00	②？
Ⅲ	0.60	1.20	0.80	③？

①若方程式系数为最简整数比，则该温度下的平衡常数K=20；
填写表中空格：②v_正＜v_逆  ③v_正＞v_逆．

Answer 1

分析 （1）（2）A、B、C、D都是中学化学中的常见化合物，均由周期表前18号元素组成，D为红综色气体，则D为NO₂，甲、乙是两种单质，甲和乙反应生成A，电解A生成甲和乙，且C能和甲反应生成二氧化氮，反应①②均是工业生产中的重要反应，故甲为O₂，乙是Al，A是Al₂O₃，氧气和B反应生成E和C，C和氧气反应生成二氧化氮，所以C是NO，B是NH₃；
（3）反应③为：2NO+O₂?2NO₂ ，根据图2知，该反应是放热反应，提高一氧化氮的转化率，可以采取的措施有：降低温度、增大压强、增大氧气的量、减少二氧化氮的量等；
（4）根据2NO+O₂?2NO₂ 可知，反应后气体物质的量减少的量等于参加反应的氧气的量，再根据v=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$计算用氧气表示的化学反应速率；
（5）反应（3）中的反应为：2NO+O₂?2NO₂ ，I处于平衡状态，根据K=$\frac{c{\;}^{2}（NO{\;}_{2}）}{c{\;}^{2}（NO）•c（O{\;}_{2}）}$计算平衡常数，计算II、Ⅲ中浓度熵Qc，与平衡常数比较判断反应进行方向，进而判断v_正、v_逆的相对大小．

解答 解：A、B、C、D都是中学化学中的常见化合物，均由周期表前18号元素组成，D为红综色气体，则D为NO₂，甲、乙是两种单质，甲和乙反应生成A，电解A生成甲和乙，且C能和甲反应生成二氧化氮，反应①②均是工业生产中的重要反应，故甲为O₂，乙是Al，A是Al₂O₃，氧气和B反应生成E和C，C和氧气反应生成二氧化氮，所以C是NO，B是NH₃，
（1）甲和乙发生化合反应，电解A是氧气和水属于分解反应，该反应中没有复分解反应和置换反应，故选：cd；
（2）反应①的化学方程式是：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H₂O，故答案为：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H₂O；
（3）反应③为：2NO+O₂?2NO₂ ，根据图2知，该反应是放热反应，则反应方程式为：2NO+O₂?2NO₂ △H＜0，提高一氧化氮的转化率，可以采取的措施有：降低温度、增大压强、增大氧气的量、减少二氧化氮的量，而使用催化剂，加快反应速率，不影响平衡移动，加入NO，平衡向正反应方向移动，但NO的转化率降低，故选：BC；
（4）若将1 molO₂和2mol NO混合充入容积为2L的密闭容器中，3分钟后反应达到平衡．平衡后混合气体总物质的量为2.55mol，根据2NO+O₂?2NO₂ 可知，反应后气体物质的量减少的量等于参加反应的氧气的量，故参加反应氧气为1mol+2mol-2.55mol=0.45mol，则用氧气表示的化学反应速率=$\frac{\frac{0.45mol}{2L}}{3min}$=0.075 mol/（L•min），
故答案为：0.075；
（5）反应（3）中的反应为：2NO+O₂?2NO₂ ，I处于平衡状态，故该温度下的平衡常数K=$\frac{c{\;}^{2}（NO{\;}_{2}）}{c{\;}^{2}（NO）•c（O{\;}_{2}）}$=$\frac{（\frac{0.2}{2}）^{2}}{（\frac{0.1}{2}）^{2}（\frac{0.2}{2}）}$=20，
II中反应的浓度熵Qc=$\frac{0．{5}^{2}}{0．{2}^{2}×0.05}$=125＞20，反应向逆反应进行，故v_正＜v_逆，
Ⅲ中反应的浓度熵Qc=$\frac{0．{4}^{2}}{0．{6}^{2}×0.3}$=$\frac{4}{27}$＜20，反应向正反应进行，故v_正＞v_逆，
故答案为：20；v_正＜v_逆；v_正＞v_逆．

点评 本题考查无机物推断、化学反应速率计算、化学平衡影响因素、化学平衡常数计算、反应热计算，侧重考查学生对知识迁移运用，需要学生具备知识的基础，难度中等．