Question

I.科学家一直致力于“人工固氮”的方法研究。目前合成氨的技术原理为氮气和氢气在高温高压催化剂条件下生成氨气，一定条件下，向一个2L的密闭容器中充入2molN₂和6molH₂，反应达平衡时生成NH₃的浓度为0.5mol/L，并放出QkJ热量，该反应的热化学方程式可表示为______。
II.已知：N₂O₄(g)2NO₂(g) △H＝＋57.20kJ/mol。
在100⁰C时，将0.100molN₂O₄气体充入lL恒容抽空的密闭容器中，每隔一定时间对该容器内的物质浓度进行分析得到下表数据：

时间（s）	0	20	40	60	80
c(N2O4)/mol	0.100	c1	0.050	c3	c4
c(NO2)/mol	0.000	0.060	c2	0.120	0.120

 
(1)该反应的平衡常数表达式为______；从表中数据分析：c₁______c₂、c₃______c₄(选填“>”、“<”或“=”）。
(2)在右图中画出并标明此反应中N₂O₄和NO₂的浓度随时间变化的曲线。

(3)在上述条件下，从反应开始至达到化学平衡时，四氧化二氮的平均反应速率为______。
(4)若起始时充入NO₂气体0.200mol，则达到平衡时NO₂气体的转化率为______；其它条件不变时，下列措施能提高NO₂转化率的是______ (填字母）。
A.减小NO₂的浓度 B.降低温度  C.增加NO₂的浓度
D.升高温度 E.再充入一定量的He
(5)向容积相同、温度分别为T₁和T₁的两个密闭容器中分别充入等量NO₂，发生反应：2NO₂N₂O₄(g)(g) △H＝－57.20kJ/mol。恒温恒容下反应相同时间后，分别测得体系中NO₂的百分含量分别为a₁和a₂。巳知T₁<T₂,则a₁____a₂(选择A、B、C、D填空）。
A.大于    B.小于    C.等于   D.以上都有可能

Answer 1

．(14分)Ⅰ. N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g) △H＝－2QkJ/mol（2分）
Ⅱ. （1）K＝或 ； ＜；   ＝ （每空1分，共3分）
（2）      (2分）
（3） 0.001mol/(L·s)（1分）（4） 40% (2分） B C（2分） （5） D（2分）

试题分析：Ⅰ.反应达平衡时生成NH₃的浓度为0.5mol/L，并放出QkJ热量，即生成0.5mol/L×2L＝1mol氨气时放出QkJ热量，所以该反应的热化学方程式为N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g) △H＝－2QkJ/mol。
Ⅱ.（1）化学平衡常数是在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值，所以根据方程式可知，该反应的平衡常数K＝；根据表中数据可知，20s时生成NO₂是0.060mol，则根据方程式可知，消耗N₂O₄的物质的量是0.030mol，因此c₁＝0.100mol－0.030mol＝0.070mol。反应由20s进行到40s时消耗N₂O₄是0.070mol－0.050mol＝0.020mol.根据方程式可知，生成NO₂是0.040mol，所以c₂＝0.060mol＋0.040mol＝0.100mol，所以c₁＜c₂；反应进行到60s时反应达到平衡状态，所以c₃＝c₄。
（2）根据表中数据可知，平衡时生成NO₂是0.120mol，所以消耗N₂O₄是0.060mol，则N₂O₄的平衡量是0.040mol，所以此反应中N₂O₄和NO₂的浓度随时间变化的曲线为。
（3）从反应开始至达到化学平衡时，四氧化二氮的平均反应速率为＝0.001mol/(L·s)。
（4）              2NO₂(g)N₂O₄(g)
起始浓度（mol/L）   0.200         0
转化浓度（mol/L）   2x           x
平衡浓度（mol/L）  0.200－2x     x
则该反应的平衡常数＝＝
由于逆反应的平衡常数是正反应平衡常数的倒数，所以＝，解得x＝0.04，所以NO₂的转化率＝×100%＝40%；
A、减小NO₂的浓度，相当于降低压强，平衡向逆反应方向移动，NO₂转化率降低，A不正确；B、反应放热，降低温度平衡向正反应方向移动，NO₂转化率增大，B正确；C、增加NO₂的浓度，相当于增大压强，平衡向正反应方向移动，NO₂转化率增大，C正确；D、升高温度，平衡向平衡向逆反应方向移动，NO₂转化率降低，D不正确；E、再充入一定量的He，平衡不移动，E不正确，答案选BC。
（5）升高温度平衡向逆反应进行，平衡时二氧化氮的含量增大，温度越高反应速率越快，到达平衡的时间越短，据此作出二氧化氮含量与时间关系图为，由图可知，t₁时刻a₁＝a₂，t₁时刻之前a₁＞a₂，t₁时刻之后a₁＜a₂，故答案为D。