Question

【題目】碳、氮是重要的非金屬元素，在生產、生活中有廣泛的應用。

(1)已知植物光合作用發生的反應如下：6CO2(g)＋6H2O(l) C6H12O6(s)＋6O2(g) △H＝＋669.62 kJmol－1該反應達到化學平衡后，若改變下列條件，CO2轉化率增大的是__________。

a．增大CO2的濃度 b．取走一半C6H12O6

c．加入催化劑 d．適當升高溫度

(2)N2O5的分解反應2N2O5(g)4NO2(g) + O2(g)，由實驗測得在67℃時N2O5的濃度隨時間的變化如下：

時間/min	0	1	2	3	4	5
c(N2O5) /(molL﹣1)	1.00	0.71	0.50	0.35	0.25	0.17

計算在0～2min時段，化學反應速率v(NO2) ＝________molL-1min-1。

(3)若將NO2與O2通入甲中設計成如圖所示裝置，D電極上有紅色物質析出，則A電極處通入的氣體為_________（填化學式）；A電極的電極反應式為_______________________，一段時間后，若乙中需加0.2 mol Cu(OH)2使溶液復原，則轉移的電子的物質的量為 _____________。

(4)若將CO和NO按不同比例投入一密閉容器中發生反應：2CO(g)＋2NO(g)N2(g)＋2CO2(g)　ΔH＝－759.8 kJ·mol－1，反應達到平衡時，N2的體積分數隨n(CO)/n(NO)的變化曲線如下圖

①b點時，平衡體系中C、N原子個數之比接近________________；

②a、b、c三點CO的轉化率從大到小的順序為____________；a、c、d三點的平衡常數從大到小的順序為__________________。

③若＝0.8，反應達平衡時，N2的體積分數為20%，則CO的轉化率為___________。

Answer 1

【答案】d 0.5 NO2 NO2－e-＋H2O=NO3-＋2H＋ 0.8 mol 1∶1 a>b>c a＝c>d 75%

【解析】

（1）a．增大CO2的濃度，反應物濃度增大，平衡向正反應方向移動，但CO2的轉化率減小；

b．改變固體的量，不能改變反應速率，不能改變平衡的移動方向；

c．催化劑能降低反應的活化能，加快反應速率，不能改變平衡的移動方向；

d．該反應為吸熱反應，適當升高溫度，平衡向正反應方向移動；

（2）由化學反應速率之比等于化學計量數之比可得v(NO2) ＝2v(N2O5)；

（3）由D電極上有紅色物質析出可知，甲池為燃料電池，通入二氧化氮的一極為負極；加入Cu（OH）2使溶液復原說明電解過程中先電解硫酸銅溶液，硫酸銅溶液完全電解后還繼續電解了部分水；

（4）①b點時，N2的體積分數最大，則反應物的物質的量之比接近等于化學計量數之比；

②增大反應物CO的濃度，平衡向正反應方向移動，NO的轉化率增大，CO的轉化率減小，由圖可知，的值增大；該反應為放熱反應，升高溫度，平衡向逆反應方向移動，化學平衡常數減小；

③由題意建立三段式求解可得。

（1）a．增大CO2的濃度，反應物濃度增大，平衡向正反應方向移動，但CO2的轉化率減小，故錯誤；

b．改變固體的量，不能改變反應速率，不能改變平衡的移動方向，則取走一半C6H12O6，平衡不移動，CO2的轉化率不變，故錯誤；

c．催化劑能降低反應的活化能，加快反應速率，不能改變平衡的移動方向，則加入催化劑，平衡不移動，CO2的轉化率不變，故錯誤；

d．該反應為吸熱反應，適當升高溫度，平衡向正反應方向移動，CO2的轉化率增大，故正確；

d正確，故答案為：d；

（2）由表格數據可知，0～2min內N2O5的濃度變化為（1.00—0.50）mol/L=0.50mol/L，則v(N2O5) ＝=0.25 molL-1min-1，由化學反應速率之比等于化學計量數之比可得v(NO2) ＝2v(N2O5) ＝×2=0.5molL-1min-1，故答案為：0.5；

（3）由D電極上有紅色物質析出可知，甲池為燃料電池，通入二氧化氮的一極為負極，則A極通入二氧化氮，在酸性條件下，二氧化氮在負極失去電子發生氧化反應生成硝酸，電極反應式為NO2－e-＋H2O=NO3-＋2H＋；電解硫酸銅溶液的化學方程式為2CuSO4+2H2O， 2Cu↓+O2↑+2H2SO4，由方程式可知反應后只問需要加入CuO或CuCO3就可以使溶液復原，加入Cu（OH）2使溶液復原說明電解過程中先電解硫酸銅溶液，硫酸銅溶液完全電解后還繼續電解了部分水，電解時，陽極始終是OH－放電，電極反應式為4OH—－4e—=2H2O+O2↑，氫氧化銅是0.2mol，則根據氧原子守恒可知，反應中轉移的電子是0.2mol×2×2＝0.8mol，故答案為：NO2；NO2－e-＋H2O=NO3-＋2H＋；0.8 mol；

（4）①b點時，N2的體積分數最大，則反應物的物質的量之比接近等于化學計量數之比，由化學方程式可知，C、N原子個數之比接近1:1，故答案為：1:1；

②增大反應物CO的濃度，平衡向正反應方向移動，NO的轉化率增大，CO的轉化率減小，由圖可知，的值增大， a、b、c三點CO的轉化率呈減小趨勢，則a>b>c；該反應為放熱反應，升高溫度，平衡向逆反應方向移動，化學平衡常數減小，由圖可知，N2的體積分數T1>T2，則反應溫度T2>T1，溫度不變平衡常數不變，a、c的反應溫度相同，并小于d，則平衡常數a＝c>d，故答案為：a>b>c；a＝c>d；

③若＝0.8，設CO的體積為0.8L，NO體積為1L，CO的轉化率為a，由題意建立如下三段式：

由N2的體積分數為20%可得=0.2，解得a=0.75，則CO的轉化率為75%，故答案為：75%。