Question

3．氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用，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．
（1）一定温度下，在体积为2L的恒容密闭容器中充入20molNO₂和5molO₂发生如下反应：4NO₂（g）+O2（g）?2N₂O₅（g）；已知体系中n（NO₂）随时间变化如图1：

t（s）	0	500	1000	1500
n（NO2）（mol）	20	13.96	10.08	10.08

①写出该反应的逆反应的平衡常数表达式：K=$\frac{c{\;}^{2}（N{\;}_{2}O{\;}_{5}）}{{c}^{4}（NO{\;}_{2}）•c（O{\;}_{2}）}$．已知：K300℃＞K350℃，则该反应是放热反应（填“放热”或“吸热”）；
②反应达到平衡后，NO₂的转化率为，若要增大NO₂的转化率，可采取的措施有BC．
A．再充入NO₂        B．再充入4molNO₂和1molO₂   C．降低温度          D．充入氦气
③图1中表示N₂O₅的浓度的变化曲线是c；
（2）图2是1molNO₂气体和1molCO气体反应生成CO₂气体和NO气体过程中能量变化示意图；又已知：
2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）△H=-760.3kJ•mol-1，则反应：
N₂（g）+2NO₂（g）?4NO（g） 的△H=+292.3kJ•mol^-1．

Answer 1

分析 （1）①化学平衡常数为生成物浓度系数次幂的乘积与反应物浓度系数次幂乘积的比值；温度低，化学平衡常数大，则正反应放热；
②NO₂转化率为已转化的NO₂物质的量与起始物质的量的百分比；增大NO₂的转化率，促进反应的正向移动即可；
③N₂O₅为生成物且反应为可逆反应，反应不可能进行到底，以此判断表示N₂O₅的浓度的变化曲线；
（2）根据能量变化图，反应热等于=正反应的活化能减去逆反应的活化能，结合热化学方程式的书写规则书写；利用写出的热化学方程式，结合给出的热化学方程式，利用盖斯定律解答该题．

解答 解：（1）①化学平衡常数为生成物浓度系数次幂的乘积与反应物浓度系数次幂乘积的比值，即K=$\frac{c{\;}^{2}（N{\;}_{2}O{\;}_{5}）}{{c}^{4}（NO{\;}_{2}）•c（O{\;}_{2}）}$；温度低，化学平衡常数大，则正反应放热，
故答案为：$\frac{c{\;}^{2}（N{\;}_{2}O{\;}_{5}）}{{c}^{4}（NO{\;}_{2}）•c（O{\;}_{2}）}$；放热；
②转化的NO₂的物质的量为20mol-10.08mol=9.92mol，转化率为$\frac{9.92mol}{20mol}$=49.6%；
A、再充入NO₂，转化的物质的量增大，但是起始的物质的量增大较多，转化率降低，故A错误；
B、加入气体比例与原平衡NO₂的转化率相同，由于加入气体后，体系压强增大，NO₂的转化率增大，故B正确；
C、该反应为放热反应，降低温度，化学平衡向右移动，故C正确；
D、反应气体浓度不变，化学平衡不移动，故D错误；
故选BC；
③N₂O₅为生成物浓度增大，反应为可逆反应，不可能进行到底，即N₂O₅的浓度不可能达到5mol/L，故选c；
（2）该反应的焓变△H=E₁-E₂=134KJ/mol-368KJ/mol=-234KJ/mol，所以热化学方程式为：①NO₂（g）+CO（g）=CO₂（g）+NO（g）△H=-234kJ•mol^-1；②2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g），△H=-760.3kJ•mol^-1，反应①×2-②，可得到：N₂ （g）+2NO₂ （g）?4NO（g）△H=+292.3kJ•mol^-1，
故答案为：+292.3kJ•mol^-1．

点评 本题考查化学平衡影响因素、化学平衡的计算，题目计算量较大，难度较大，关键是构建平衡建立的等效途径，中注意从正、逆不同方向建立的等效平衡转化率、反应热的关系．