Question

3．已知：反应I：4NH₃（g）+6NO（g）?5N₂（g）+6H₂O（l）△H₁
反应Ⅱ：2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H₂（且|△H₁|=2|△H₂|）
反应Ⅲ：4NH₃（g）+6NO₂（g）?5N₂（g）+3O₂（g）+6H₂O（l）△H ₃
反应I和反应Ⅱ在不同温度时的平衡常数及其大小关系如下表

温度/K	反应I	反应II	已知： K2＞K1 ＞K2′＞K1′
298	K1	K2
398	K1′	K2′

（1）△H₃=△H₁-3△H₂（用△H₁、△H₂的代数式表示）；推测反应Ⅲ是吸热反应（填“吸热”或“放热”）
（2）相同条件下，反应I：4NH₃（g）+6NO（g）?5N₂（g）+6H₂O（l）在2L密闭容器内，选用不同的催化剂，反应产生N₂的量随时间变化如图所示．
①计算0～4分钟在A催化剂作用下，反应速率V_（NO）=0.375mol•L^-1•min^-1．
②下列说法不正确的是CD．
A．单位时间内H-O键与N-H键断裂的数目相等时，说明反应已经达到平衡
B．若在恒容绝热的密闭容器中发生反应，当K值不变时，说明反应已经达到平衡
C．该反应的活化能大小顺序是：E_a（A）＞E_a（B）＞E_a（C）
D．增大压强能使反应速率加快，是因为增加了活化分子百分数
（3）一定条件下，反应II达到平衡时体系中n（NO）：n（O₂）：n（NO₂）=2：1：2．
①保持恒温恒容，再充入NO₂气体，NO₂体积分数变大（填“变大”、“变小”或“不变”）
②关于平衡体系反应Ⅱ：2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）；△H₂说法正确的是AC．
A、该反应焓变为负值
B、升高温度，逆反应速率增大，正反应速率减小，反应逆向移动
C、不论增大压强还是减小压强，正方向速率改变的程度更大
D、平衡正向移动，NO的转化率一定增大
E、平衡体系中加入NO₂，平衡逆向移动，△H₂减小
F、混合气体颜色加深说明平衡向右移动，颜色变浅则向左移动．

Answer 1

分析 （1）已知K₁＞K₁′，说明随温度升高，K减小，则反应Ⅰ为放热反应，△H₁＜0；K₂＞K₂′，说明随温度升高，K减小，则反应II为放热反应，△H₂＜0；反应I-反应II×3得到反应III，则△H₃=△H₁-3△H₂，据此分析；
（2）①已知4分钟时氮气为2.5mol，则消耗的NO为3mol，根据v（NO）=$\frac{△c}{△t}$计算；
②A．相同时间内生成的氮气的物质的量越多，则反应速率越快，活化能越低；
B．改变压强，活化分子百分数不变；
C．单位时间内H-O键断裂表示逆速率，N-H键断裂表示正速率，正逆速率相同则反应已经达到平衡；
D．该反应为放热反应，恒容绝热的密闭容器中，反应时温度会升高，则K会减小；
（3）①若恒温恒容容器中，再充入NO₂气体，容器中压强增大，则平衡正向移动；
②关于平衡体系反应Ⅱ：2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g），△H₂，
A、该反应为放热反应；
B、升高温度，正逆反应速率都增大；
C、增大压强平衡向气体体积减小的分析进行，减小压强平衡向气体体积增大的方向进行；
D、平衡正向移动，NO的转化率不一定增大；
E、平衡体系中加入NO₂，平衡逆向移动，△H₂和条件改变无关；
F、增大二氧化氮浓度平衡左移，气体颜色加深．

解答 解：（1）已知K₁＞K₁′，说明随温度升高，K减小，则反应Ⅰ为放热反应，△H₁＜0；K₂＞K₂′，说明随温度升高，K减小，则反应II为放热反应，△H₂＜0；反应I-反应II×3得到反应III，则△H₃=△H₁-3△H₂，已知|△H₁|=2|△H₂|，所以△H₃=△H₁-3△H₂=|△H₂|＞0，即反应III为吸热反应，
故答案为：△H₁-3△H₂；吸热；
（2）①已知4分钟时氮气为2.5mol，则消耗的NO为3mol，所以v（NO）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{3mol}{2L}}{4min}$=0.375mol•L^-1•min^-1，故答案为：0.375mol•L^-1•min^-1；
②A．单位时间内H-O键断裂表示逆速率，N-H键断裂表示正速率，单位时间内H-O键与N-H键断裂的数目相等时，则消耗的NH₃和消耗的水的物质的量之比为4：6，则正逆速率之比等于4：6，说明反应已经达到平衡，故A不选；
B．该反应为放热反应，恒容绝热的密闭容器中，反应时温度会升高，则K会减小，当K值不变时，说明反应已经达到平衡，故B不选；
C．相同时间内生成的氮气的物质的量越多，则反应速率越快，活化能越低，所以该反应的活化能大小顺序是：E_a（A）＜E_a（B）＜E_a（C），故C选；
D．增大压强能使反应速率加快，是因为增大了活化分子数，而活化分子百分数不变，故D选；
故答案为：CD；
（3）①一定条件下，反应II2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）达到平衡时体系中n（NO）：n（O₂）：n（NO₂）=2：1：2．在其它条件不变时，若恒温恒容容器中，再充入NO₂气体，容器中压强增大，与原来平衡相比较，平衡正向移动，则NO₂体积分数变大，
故答案为：变大；
②关于平衡体系反应Ⅱ：2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g），△H₂，
A、该反应是一氧化氮和氧气发生的化合反应为放热反应，焓变为负值，故A错误；
B、升高温度，正逆反应速率都增大，平衡逆向进行，故B错误；
C、增大压强平衡向气体体积减小的分析进行，减小压强平衡向气体体积增大的方向进行，不论增大压强还是减小压强，正方向速率改变的程度更大，故C正确；
D、平衡正向移动，NO的转化率不一定增大，如增大NO的浓度平衡正向进行，NO转化率减小，故D错误；
E、平衡体系中加入NO₂，平衡逆向移动，反应焓变△H₂和条件改变无关，故E错误；
F、增大二氧化氮浓度平衡左移，最后达到平衡状态混合气体颜色会加深，故F错误；
故答案为：AC．

点评 本题考查了化学平衡影响因素分析判断、平衡常数的应用、反应速率计算、平衡状态的判断等，题目难度中等，侧重于考查学生对基础知识的综合应用能力．