Question

氮是地球上含量豐富的一種元素，其單質(zhì)及化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活中有著重要作用．
（1）一定溫度下，在1L容積恒定的密閉容器中充入2mol N₂和8mol H₂并發(fā)生反應．10min達平衡，測得氨氣的濃度為0.4mol/L，此時氮氣的轉(zhuǎn)化率為

 

．
（2）如圖是1mol NO₂（g）和1mol CO（g）反應生成1mol CO₂（g）和1mol NO（g）過程中能量變化示意圖，請寫出該反應的熱化學方程式

 

．
（3）NH₃（g）燃燒的方程式4NH₃（g）+7O₂（g）═4NO₂（g）+6H₂O（l），
已知：2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H=-483.6kJ/mol
N₂（g）+2O₂（g）═2NO₂ （g）△H=+67.8kJ/mol
N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃ （g）△H=-92.0kJ/mol
請計算NH₃ （g）的燃燒熱

 

．
（4）NO₂可用水吸收，相應的化學反應方程式為

 

．
利用反應6NO₂+8NH₃

催化劑

加熱

7N₂+12H₂O也可處理NO₂．當轉(zhuǎn)移1.2mol電子時，消耗的NO₂在標準狀況下是

 

L．
（5）已知：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ?mol^-1
2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H=-113.0kJ?mol^-1
則反應NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）的△H=

 

kJ?mol^-1．
一定條件下，將NO₂與SO₂以體積比1：2置于密閉容器中發(fā)生上述反應，下列能說明反應達到平衡狀態(tài)的是

 

．
a．體系壓強保持不變
b．混合氣體顏色保持不變
c．SO₃和NO的體積比保持不變
d．每消耗1mol SO₃的同時生成1molNO₂
測得上述反應平衡時NO₂與SO₂體積比為1：6，則平衡常數(shù)K=

 

．

Answer 1

考點：化學平衡的計算,熱化學方程式,化學平衡狀態(tài)的判斷

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）根據(jù)氨氣的濃度計算氮氣的濃度變化量，氮氣的轉(zhuǎn)化率=

消耗量

起始量

×100%；
（2）根據(jù)能量變化圖，反應熱等于正反應的活化能減去逆反應的活化能；
（3）根據(jù)蓋斯定律構造目標熱化學方程式，據(jù)此計算燃燒熱，注意氨氣的系數(shù)為1，生成的水為液態(tài)；
（4）二氧化氮和水反應生成硝酸和一氧化氮，根據(jù)化合價的變化結(jié)合方程式計算；
（5）利用蓋斯定律計算反應熱，得到平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，各物質(zhì)的濃度不變，由此衍生的一些物理量也不變，計算平衡時各物質(zhì)的濃度，可計算平衡常數(shù)．

解答： 解：（1）10min達平衡，測得氨氣的濃度為0.4mol/L，則氮氣的濃度變化量為0.4mol/L×

1

2

=0.2mol/L，故氮氣的轉(zhuǎn)化率=

0.2mol/L

2mol/L

×100%=10%，
故答案為：10%；
（2）該反應的焓變△H=E₁-E₂=134KJ/mol-368KJ/mol=-234KJ/mol，所以熱化學方程式為NO₂（g）+CO（g）=CO₂（g）+NO（g）△H=-234kJ?mol^-1，
故答案為：NO₂（g）+CO（g）=CO₂（g）+NO（g）△H=-234kJ?mol^-1；
（3）NH₃（g）燃燒的方程式為4NH₃（g）+7O₂（g）═4NO₂（g）+6H₂O（l），已知：
Ⅰ、2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H=-483.6kJ/mol
Ⅱ、N₂（g）+2O₂（g）═2NO₂（g）△H=+67.8kJ/mol
Ⅲ、N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H=-92.0kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律，Ⅱ×2-Ⅲ×2+Ⅰ×3得：4NH₃（g）+7O₂（g）═4NO₂（g）+6H₂O（l），
△H=2×67.8kJ/mol-2×（-92.0kJ/mol）+3×（-483.6kJ/mol）=-1131.2kJ/mol，
故氨氣的燃燒熱為

1131.2KJ/mol

4

=282.8kJ/mol，
故答案為：282.8kJ/mol；
（4）二氧化氮和水反應生成硝酸和一氧化氮，反應的化學方程式為3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，反應6NO₂+8NH₃

催化劑 .

△

7N₂+12H₂O中，6NO₂中N元素化合價降低，由+4價降低到0價，則6molNO₂參加反應，轉(zhuǎn)移24mol電子，所以當轉(zhuǎn)移1.2mol電子時，消耗NO₂0.3mol，體積為6.72L，故答案為：6.72；
（5）已知：①2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ?mol^-1
②2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H=-113.0kJ?mol^-1，利用蓋斯定律將①×

1

2

-②×

1

2

，得到熱化學方程式為：NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）
△H=

1

2

×（-196.6kJ?mol^-1）-

1

2

×（-113.0kJ?mol^-1）=-41.8kJ?mol^-1，
a．無論是否達到平衡，體系壓強都保持不變，不能用于判斷是否達到平衡狀態(tài)，故a錯誤；
b．混合氣體顏色保持不變，說明濃度不變，達到平衡狀態(tài)，故b正確；
c．SO₃和NO的計量數(shù)之比為1：1，無論是否達到平衡，二者的體積比保持不變，不能判斷是否達到平衡狀態(tài)，故c錯誤；
d．物質(zhì)的量之比等于化學計量數(shù)之比，則每消耗1mol SO₃的同時生成1molNO₂，不能判斷是否達到平衡狀態(tài)，故d錯誤．
上述分析b正確；
            NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）
起始物質(zhì)的體積 a      2a       0       0
轉(zhuǎn)化物質(zhì)的體積 x      x        x        x
平衡物質(zhì)的體積 a-x   2a-x      x        x
平衡時NO₂與SO₂體積比為1：6，即（1a-x）：（2a-x）=1：6，故x=

4

5

a，故平衡常數(shù)K=

c(SO3)c(NO)

c(NO2)c(SO2)

=

x2

(a-x)(2a-x)

=

( 4 5 a)2

(a- 4 5 a)(2a- 4 5 a)

=

8

3

，
故答案為：-41.8；b；

8

3

．

點評：本題以NO₂、SO₂、CO等物質(zhì)為載體，綜合考查化學平衡移動、蓋斯定律以及平衡常數(shù)的計算等問題，側(cè)重于學生綜合運用化學知識的能力的考查，題目難度中等，燃燒熱的計算為易錯點，學生容易根據(jù)蓋斯定律計算反應熱，忽略燃燒熱概念的分析計算．