Question

氮是大氣中含量最多的氣體，研究氮及其化合物對人類有重要的意義。
（1）合成氨的原理為：N₂(g)+3H₂(g)2NH₃ (g) △H=" -" 92.4kJ/mol
①將一定量的N₂(g)和H₂(g)放入1L的密閉容器中，在500℃、2×10⁷Pa下達到平衡，平衡時測得N₂為0.1 mol，H₂為0.3 mol，NH₃為0.1 mol。該條件下H₂的轉化率為      。
此溫度下該反應的平衡常數K＝          。
②欲提高H₂的轉化率，下列措施可行的是           。
a．向容器中按原比例再充入原料氣
b．向容器中再充入惰性氣體
c．改變反應的催化劑
d．液化生成物分離出氨
（2）在2L密閉容器中，800℃時反應2NO(g)＋O₂(g)2NO₂(g)△H＜0體系中，各成分濃度隨時間的變化如圖：

①用O₂表示從0～2s內該反應的平均速率v＝___________。
②能說明該反應已經達到平衡狀態的是 _________。
a．v(NO₂)=2v(O₂)   
b．容器內壓強保持不變     
c．v_逆(NO)＝2v_正(O₂)
d．容器內的密度保持不變
③為使該反應的反應速率增大，且平衡向正反應方向移動的是_________。
a．及時分離出NO₂氣體           b．適當升高溫度 
c．增大O₂的濃度                 d．選擇高效的催化劑
（3）汽車尾氣中含有CO、NO₂等有毒氣體，對汽車加裝尾氣凈化裝置，可使有毒氣體相互反應轉化為無毒氣體。
4CO(g)＋2NO₂(g) 4CO₂(g)＋N₂(g) ΔH＝－1 200 kJ·mol^－1
對于該反應，溫度不同(T₂>T₁)、其他條件相同時，下列圖像正確的是______(填代號)。

Answer 1

（1）① 33.3% （2分） K=3.7（L/mol）²或100/27（L/mol）²（2分）
②ad（2分）
（2）① 1.5×10^－3mol/(L·s)（2分）    ②b c （2分） ③c（1分）
（3）乙 （1分）

解析試題分析：（1）①利用三段式進行計算：N₂(g) + 3H₂(g) 2NH₃(g)
起始濃度（mol?L?¹） 0.15    0.45          0
起始濃度（mol?L?¹） 0.05     0.15         0.1
起始濃度（mol?L?¹） 0.1       0.3         0.1
則H₂的轉化率=0.15mol/L÷0.45mol/L×100%=33.3%；此溫度下該反應的平衡常數K＝(0.1mol?L?¹)²÷[0.1mol/L×(0.3mol?L?¹)³]= 3.7（L/mol）²。
②a、向容器中按原比例再充入原料氣，壓強增大，平衡向右移動，H₂的轉化率增大，正確；b、向容器中再充入惰性氣體，平衡不移動，H₂的轉化率不變，錯誤；c、改變反應的催化劑，平衡不移動，H₂的轉化率不變，錯誤；d、液化生成物分離出氨，平衡向右移動，H₂的轉化率增大，正確。
（2）①根據圖像中各物質濃度改變，可知a為NO₂，b為NO，c為O₂的，則0～2s內該反應的平均速率v(O₂)=(0.005mol?L?¹-0.002mol?L?¹)÷2s=1.5×10^－3mol/(L·s)
②a．v(NO₂)=2v(O₂)，沒有注明正反應還是逆反應，錯誤；b．容器體積不變，所以壓強保持不變可說明反應達到平衡，正確；c．v_逆(NO)＝2v_正(O₂)，說明正反應速率等于逆反應速率，反應已達到平衡，正確；d．氣體的質量和體積均為定值，所以容器內的密度保持不變不能說明反應達到平衡，錯誤。
③a．及時分離出NO₂氣體，反應速率減小，錯誤；b．因為正反應為放熱反應，所以適當升高溫度平衡向逆反應方向移動，錯誤；c. 增大O₂的濃度, 反應速率增大，且平衡向正反應方向移動，正確；d．選擇高效的催化劑，平衡不移動，錯誤。
（3）溫度升高至T₂，正反應速率和逆反應速率都增大，v_正和v_正’不能相連，所以甲圖錯誤；T₂溫度高，反應速率大，平衡向逆反應方向移動，NO₂的轉化率減小，故圖乙正確；壓強增大，平衡向正反應方向移動，CO的體積分數減小，故圖丙錯誤。
考點：本題考查化學平衡的判斷、化學平衡移動、反應速率與及化學平衡的計算、圖像的分析。