Question

【题目】“绿水青山就是金山银山”，近年来，绿色发展、生态保护成为中国展示给世界的一张新“名片”。汽车尾气是造成大气污染的重要原因之一，减少氮的氧化物在大气中的排放是环境保护的重要内容之一。请回答下列问题：

(1)已知：N2(g)＋O2(g)===2NO(g)　ΔH1＝ ＋180.5 kJ/mol

C(s)＋O2(g)===CO2(g)　 ΔH2＝－393.5 kJ/mol

2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH3＝－221 kJ/mol

若某反应的平衡常数表达式为K＝[c(N2)·c2(CO2)]/[c2(NO)·c2(CO)]，则此反应的热化学方程式为：_____________。

(2)N2O5在一定条件下可发生分解：2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g)，某温度下恒容密闭容器中加入一定量N2O5，测得N2O5浓度随时间的变化如下表：

t/min	0	1	2	3	4	5
c(N2O5)/(mol·L－1)	1.00	0.71	0.50	0.35	0.25	0.17

①反应开始时体系压强为p0，第2 min时体系压强为p1，则p1∶p0＝________。2～5 min内用NO2表示的该反应的平均反应速率为________。

②一定温度下，在恒容密闭容器中充入一定量N2O5进行该反应，能判断反应已达到化学平衡状态的是________(填字母)。

a．NO2和O2的浓度比保持不变 b．容器中压强不再变化

c．2v正(NO2)＝v逆(N2O5) d．气体的密度保持不变

(3)Kp是用反应体系中气体物质的分压来表示的平衡常数，即将K表达式中平衡浓度用平衡分压代替。已知反应：NO2(g)＋CO(g)NO(g)＋CO2(g)，该反应中正反应速率v正＝k正·p(NO2)·p(CO)，逆反应速率v逆＝k逆·p(NO)·p(CO2)，其中k正、k逆为速率常数，则Kp为________(用k正、k逆表示)。

(4)如图是密闭反应器中按n(N2)∶n(H2)＝1∶3投料后，在200 ℃、400 ℃、600 ℃下，合成NH3NH3的物质的量分数随压强的变化曲线，已知该反应为放热反应。

①曲线a对应的温度是________。

②M点对应的H2的转化率是________。

(5)常温下，联氨为二元弱碱，在水中的电离方程式与氨相似，联氨第一步电离反应的电离平衡常数值_______________。(已知：N2H4+H+ N2H5+的K＝8.7×107 Kw＝1.0×10-14)

Answer 1

【答案】2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)　ΔH＝－746.5 kJ·mol－1 7∶4(或1.75∶1) 0.22 mol·L－1·min－1 b k正/k逆 200 ℃ 75% 8.7×10-7

【解析】

根据题意可知，本题考查化学反应速率、化学平衡，运用化学反应速率之比等于化学计量数之比，勒夏特列原理分析。

（1）若某反应的平衡常数表达式为，发生的反应为2NO（g）+2CO（g）N2（g）+2CO2（g）△H，根据盖斯定律，△H=2△H2-△H2-△H1=-746.5kJ/mol

故答案为：2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)　ΔH＝－746.5 kJ·mol－1；

（2）①相同条件下，气体的物质的量之比等于其压强之比：

反应前后气体的压强之比等于其物质的量之比，所以p1∶p0＝（0.5+1.0+0.25）mol：1.00mol=1.75：1, 2～5 min内,，根据同一时间段内各物质的反应速率之比等于其计量数之比得，NO2表示的该反应的平均反应速率为v(NO2)=2v(N2O5)=0.22 mol/(L·min),

故答案为：7∶4(或1.75∶1) ；0.22 mol·L－1·min－1；

②a. NO2和O2的浓度比始终都不变，不能确定反应是否达到化学平衡状态，故A错误；

b.该反应为气体体积增大的反应，压强为变量，容器中压强不再变化，说明各组反应的浓度不再变化，反应已达到化学平衡状态，故B正确；

c. v正(NO2)＝2v逆(N2O5)才表明达到化学平衡状态，2v正(NO2)＝v逆(N2O5)时该反应没有达到平衡状态，故C错误；

d.该反应前后都是气体，气体总质量、气体体积为定值，则密度为定值，不能根据密度判断平衡状态，故D错误。

故答案为：b；

（3）N2O4与NO2转换的热化学方程式为N2O4(g)2NO2(g) △H=+24.4 kJ·mol－1，

，上述反应中，正反应速率v正＝k正·p（N2O4），逆反应速率v逆＝k逆·p2（NO2），

其中k逆、k正为速率常数，则。

故答案为：；

（4）①合成氨反应放热，温度越低氨气的百分含量越高，所以，曲线a对应的温度是200 ℃；

故答案为：200 ℃；

②根据题意，M点时：，解得x=,则H2的转化率为，

故答案为：75%；

(5) 由已知条件可知联氨第一步电离反应的电离平衡常数值Ka=K·Kw=8.7×10-7，

故答案为：8.7×10-7。