Question

【題目】目前，對碳、氮及化合物的研究備受關注。已知：

I.2C(s)+2NO(g)N2(g)+2CO(g) =-414.8kJ/mol

II.2CO(g)+O2(g)2CO2 (g)=-566kJ/mol

III.2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2 (g)=-759.8kJ/mol

回答下列問題：

(l) N2的電子式為 ___ 。

(2)表示碳的燃燒熱的熱化學方程式為____。

(3)某催化劑的M型、N型均可催化反應2CO(g)+O2 (g)=2CO2 (g)。向容積相同的恒容密閉容器中分別充入等量的CO和O2，在相同時間段內，不同溫度下測得CO的轉化率(a)如圖所示。

①由圖推斷下列說法正確的是 ___(填選項字母)。

A．a、b、c、d點均達到平衡狀態B．該反應的平衡常數K(b)=K(c)

C．b點反應物的有效碰撞幾率最大D．圖中五個點對應狀態下，a點反應速率最慢

②e點CO的轉化率突然減小的可能原因為_______________________

③若b點容器中c(O2)=0.5 mol·L-l，則To℃時該反應的平衡常數K=________

(4) T1℃時，向剛性容器中充入2 mol NO和2 mol CO，發生反應Ⅲ。5 min時達到平衡狀態，測得容器中n(N2) =0.8 mol、c(CO2)=0. 32 mol/L。

①0～5 min內，用NO表示的反應速率v(NO)=_________

②反應進行到2 min時，v正(CO) ___v逆(CO2)(填“>”“<”或“=”)。

③若升高溫度，容器內氣體壓強____(填“增大”“減小”或“不變”)，原因為 ___。

Answer 1

【答案】 C (s)＋O2(g)=== CO2(g) ΔH＝－393.5 kJ·mol－1 BD 催化劑失去活性 0.064 mol·L-1·min-1 > 增大 升高溫度，容積不變，壓強增大（或反應III為氣體體積分數減小的放熱反應，溫度升高，平衡逆向移動，氣體總的物質的量增大，壓強增大）

【解析】

（1）氮原子核外電子數為5，形成氮分子時共用3對電子對達到8電子穩定結構；

（2）燃燒熱是指1 mol可燃物完全燃燒生成穩定氧化物放出的熱量；結合已知的熱化學方程式，利用蓋斯定律作答；

（3）①A. b點之前，CO的轉化率隨著溫度的升高不斷增大，反應向正向移動，因該反應為放熱反應，b點之后，溫度升高會使平衡向逆向移動，不利于CO的轉化，據此作答；

②轉化率突然減小，可能跟催化劑的活性有關；

③b點達到平衡狀態，(NO) = 0.4，設起始投入的CO和O2的物質的量濃度均為x mol/L，結合化學平衡常數的定義及三段式列式計算；

（4）①依據 = 可知，各物質表示的化學反應速率之比等于相同時間內轉化的各物質的濃度之比，也等于與之對應的化學計量數之比，據此分析作答；

②反應進行到2 min時，為達到平衡，反應向正向進行；

③恒容體系中，容器內的壓強與氣體的物質的量成正比，結合溫度對反應的影響效果解答。

（1）氮氣分子內含共價三鍵，其電子式為：；

故答案為：；

（2）已知I.2C(s)+2NO(g)N2(g)+2CO(g) =-414.8kJ/mol

II.2CO(g)+O2(g)2CO2 (g)=-566kJ/mol

III.2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2 (g)=-759.8kJ/mol

則（I + 2 II - III）可得C (s)＋O2(g)=== CO2(g)，其反應熱ΔH＝×[-414.8kJ/mol +2×（-566kJ/mol）-（-759.8kJ/mol） =）] = －393.5 kJ·mol－1,

故答案為：C (s)＋O2(g)=== CO2(g) ΔH＝－393.5 kJ·mol－1；

（3）①A. b點之前，CO的轉化率隨著溫度的升高不斷增大，反應向正向移動，因該反應為放熱反應，b點之后，溫度升高會使平衡向逆向移動，不利于CO的轉化，則b點達到平衡狀態，而a、c點未達到平衡狀態，d點為平衡后相應溫度下對應的CO的轉化率，故A項錯誤；

B. 催化劑可改變反應速率，但不會改變平衡，該反應的平衡常數為定值，即該反應的平衡常數K(b)=K(c)，故B項正確；

C. 化學反應速率隨著溫度的升高而加快，則有效碰撞幾率也會隨之增大，圖中e點的有效碰撞幾率最大，故C項錯誤；

D. 圖中五個點對應狀態下，a點對應的溫度最低，則反應速率最慢，故D項正確；

答案為BD；

②催化劑的催化活性對溫度要求較高，若溫度過高，催化劑可能會失去活性，導致反應減慢，CO的轉化率突然減小，

故答案為：催化劑失去活性；

③b點達到平衡狀態，(NO) = 0.4,設起始投入的CO和O2的物質的量濃度均為x mol/L，

因c(O2)=0.5 mol·L-l，則0.8x = 0.5 mol·L-l，x = 0.625 mol/L，

平衡常數K = = = = ，

故答案為：；

（4）①因反應為2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2 (g)，反應的NO的濃度c(NO) = c(CO2)=0. 32 mol/L-0 mol/L = 0. 32 mol/L，所以v(NO)= = = 0.064 mol·L-1·min-1，

故答案為：0.064 mol·L-1·min-1；

②依據題意可知，反應進行到2 min時，還未達到平衡，該反應向正向移動，則v正(CO) > v (CO2)，

故答案為：>；

③反應III為氣體體積分數減小的放熱反應，溫度升高，平衡逆向移動，氣體總的物質的量增大，則壓強增大，即升高溫度，容積不變，壓強增大，

故答案為：增大；升高溫度，容積不變，壓強增大（或反應III為氣體體積分數減小的放熱反應，溫度升高，平衡逆向移動，氣體總的物質的量增大）。