Question

【題目】用NH3催化還原NxOy可以消除氮氧化物的污染．
已知：反應Ⅰ：4NH3（g）+6NO（g）5N2（g）+6H2O（l）△H1
反應Ⅱ：2NO（g）+O2（g）2NO2（g）△H2 （且|△H1|=2|△H2|）
反應Ⅲ：4NH3（g）+6NO2（g）5N2（g）+3O2（g）+6H2O（l）△H3
反應I和反應II在不同溫度時的平衡常數及其大小關系如表

溫度/K	反應I	反應II	已知： K2＞K1＞K2′＞K1′
298	K1	K2
398	K1′	K2′

（1）推測反應Ⅲ是反應（填“吸熱”或“放熱”）
（2）相同條件下，反應I在2L密閉容器內，選用不同的催化劑，反應產生N2的量隨時間變化如圖所示．

①計算0～4分鐘在A催化劑作用下，反應速率v（NO）=
②下列說法正確的是 ．
A．該反應的活化能大小順序是：Ea（A）＞Ea（B）＞Ea（C）
B．增大壓強能使反應速率加快，是因為增加了活化分子百分數
C．單位時間內H﹣O鍵與N﹣H鍵斷裂的數目相等時，說明反應已經達到平衡
D．若在恒容絕熱的密閉容器中發生反應，當K值不變時，說明反應已經達到平衡
（3）一定條件下，反應II達到平衡時體系中n（NO）：n（O2）：n（NO2）=2：1：2．在其它條件不變時，再充入NO2氣體，分析NO2體積分數﹣﹣φ（NO2）的變化情況：（填“變大”、“變小”或“不變”）恒溫恒壓容器，φ（NO2）；恒溫恒容容器，φ（NO2） ．
（4）一定溫度下，反應III在容積可變的密閉容器中達到平衡，此時容積為3L，c（N2）與反應時間t變化曲線X如圖所示，若在t1時刻改變一個條件，曲線X變為曲線Y或曲線Z．則：

①變為曲線Y改變的條件是 ． 變為曲線Z改變的條件是
②若t2降低溫度，t3達到平衡，請在圖中畫出曲線X在t2﹣t4內 c（N2）的變化曲線．

Answer 1

【答案】
（1）吸熱
（2）0.375mol?L﹣1?min﹣1；CD
（3）不變；變大
（4）加入催化劑；將容器的體積快速壓縮至2L；
【解析】解：（1）已知K1＞K1′，說明隨溫度升高，K減小，則反應Ⅰ為放熱反應，△H1＜0；K2＞K2′，說明隨溫度升高，K減小，則反應II為放熱反應，△H2＜0；反應I﹣反應II×3得到反應III，則△H3=△H1﹣3△H2 ， 已知|△H1|=2|△H2|，所以△H3=△H1﹣3△H2=|△H2|＞0，即反應III為吸熱反應，所以答案是：吸熱；（2）①已知4分鐘時氮氣為2.5mol，則消耗的NO為3mol，所以v（NO）= = =0.375molL﹣1min﹣1 ， 所以答案是：0.375molL﹣1min﹣1；
②A．相同時間內生成的氮氣的物質的量越多，則反應速率越快，活化能越低，所以該反應的活化能大小順序是：Ea（A）＜Ea（B）＜Ea（C），故A錯誤；
B．增大壓強能使反應速率加快，是因為增大了活化分子數，而活化分子百分數不變，故B錯誤；
C．單位時間內H﹣O鍵斷裂表示逆速率，N﹣H鍵斷裂表示正速率，單位時間內H﹣O鍵與N﹣H鍵斷裂的數目相等時，則消耗的NH3和消耗的水的物質的量之比為4：6，則正逆速率之比等于4：6，說明反應已經達到平衡，故C正確；
D．該反應為放熱反應，恒容絕熱的密閉容器中，反應時溫度會升高，則K會減小，當K值不變時，說明反應已經達到平衡，故D正確；
所以答案是：CD；（3）一定條件下，反應II2NO（g）+O2（g）2NO2（g）達到平衡時體系中n（NO）：n（O2）：n（NO2）=2：1：2．在其它條件不變時，恒溫恒壓條件下，再充入NO2氣體，則與原來的平衡為等效平衡，則NO2體積分數與原來平衡相同；若恒溫恒容容器中，再充入NO2氣體，容器中壓強增大，與原來平衡相比較，平衡正向移動，則NO2體積分數變大；
所以答案是：不變；變大；（4）①分析圖象可知曲線X變化為曲線Y是縮短反應達到平衡的時間，最后達到相同平衡狀態，反應中體積是可變的，已知是恒壓容器，說明改變的是加入了催化劑；
當曲線X變為曲線Z時N2物質的量濃度增大，可變容器中氣體體積和濃度成反比，曲線X，體積為3L，N2濃度為3mol/L，改變條件當曲線X變為曲線Z時，N2濃度為4.5mol/L，則體積壓縮體積為：3：V=4.5：3，V=2L，所以將容器的體積快速壓縮至2L符合；
所以答案是：加入催化劑；將容器的體積快速壓縮至2L；
圖象分析曲線X變化為曲線Y是縮短反應達到平衡的時間，最后達到相同平衡狀態，體積是可變得是恒壓容器，說明改變的是加入了催化劑；當曲線X變為曲線Z時N2物質的量增大，反應是氣體體積不變的反應，可變容器中氣體體積和濃度成反比，氣體物質的量不變；
②反應III為吸熱反應，若t2降低溫度，則平衡逆向移動，氮氣的濃度減小，在t3達到平衡，曲線X在t2﹣t4內 c（N2）的變化曲線為
，
所以答案是： ．
【考點精析】本題主要考查了化學平衡狀態本質及特征的相關知識點，需要掌握化學平衡狀態的特征：“等”即 V正=V逆>0；“動”即是動態平衡，平衡時反應仍在進行；“定”即反應混合物中各組分百分含量不變；“變”即條件改變，平衡被打破，并在新的條件下建立新的化學平衡；與途徑無關，外界條件不變，可逆反應無論是從正反應開始，還是從逆反應開始，都可建立同一平衡狀態（等效）才能正確解答此題．