Question

16．氨在生活、生產(chǎn)、科研中有廣泛用途，而氮的氧化物則是造成大氣污染的主要物質(zhì)．
（1）已知：2NH₃（g）+3Cl₂ （g）=N₂（g）+6HCl（g）△H=-462kJ/mol
N₂（g）$\stackrel{945kJ•mol-1}{→}$2N（g）、Cl₂（g）$\stackrel{243kJ•mol-1}{→}$2Cl（g）
則，斷開1mol H-N鍵與斷開1mol H-Cl鍵所需能量相差約為41KJ．
（2）用NH₃催化還原N_xO_y可以消除氮氧化物的污染．如有反應4NH₃（g）+6NO（g）?5N₂（g）+6H₂O（l）△H＜0，相同條件下在2L密閉容器內(nèi)，選用不同的催化劑，反應產(chǎn)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 υ（NO）=0.3125mol•L^-1•min^-1；
②下列說法正確的是CD；
A．該反應的活化能大小順序是：E_a（A）＞E_a（B）＞E_a（C）
B．使用催化劑A達平衡時，N₂最終產(chǎn)率更大
C．單位時間內(nèi)氫氧鍵與氮氫鍵斷裂的數(shù)目相等時，說明反應已經(jīng)達到平衡
D．若在恒容絕熱的密閉容器中發(fā)生反應，當平衡常數(shù)不變時，說明反應已經(jīng)達到平衡
（3）用活性炭還原法的密閉容器中發(fā)生反應，當K值不變時，說明反應已經(jīng)達到平衡小組向某密閉容器中加入一定量的活性炭和NO，恒溫（T₁℃）調(diào)節(jié)按下反應，反應進行到不同時間測得各物質(zhì)的濃度如表：

濃度/mol•L-1 時間/min	NO	N2	CO2
0	0.100	0	0
10	0.058	0.021	0.021
20	0.040	0.030	0.030
30	0.040	0.030	0.030
40	0.032	0.034	0.017
50	0.032	0.034	0.017

①30min后，改變某一條件，反應重新達到平衡，則改變的條件可能是分離出二氧化碳．
②若30min后，在溫度不變的情況下，再向容器中充入一定量NO，平衡向正反應方向（填“正反應方向”、“逆反應方向”或“不”）移動，達新平衡時NO的體積分數(shù)等于（填“大于”、“小于”或“等于”）舊平衡時NO的體積分數(shù)
③若30min后只升溫至T₂℃，達到平衡時，容器中NO、N₂、CO₂的濃度之比為5：3：3，則該反應的△H＜0（填“＞”、“=”或“＜”）；從反應開始到T₂℃平衡時，NO的轉(zhuǎn)化率為54.5%（保留三位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）設(shè)1molH-N鍵能為x，1molH-Cl鍵能為y，根據(jù)△H=反應物鍵能之和-生成物鍵能之和計算；
（2）①已知4分鐘時氮氣為2.5mol，根據(jù)v（N₂）=$\frac{△c}{△t}$計算；
②A．相同時間內(nèi)生成的氮氣的物質(zhì)的量越多，則反應速率越快，活化能越低；
B．催化劑改變反應速率不改變化學平衡；
C．單位時間內(nèi)H-O鍵斷裂表示逆速率，N-H鍵斷裂表示正速率，正逆速率相同則反應已經(jīng)達到平衡；
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��；
（3）向某密閉容器中加入一定量的活性炭和NO，反應生成氮氣和二氧化碳；
①根據(jù)表中數(shù)值知，NO、二氧化碳的濃度減小，氮氣的濃度增大，說明改變條件是分離出二氧化碳物質(zhì)；
②若30min后，在溫度不變的情況下，再向容器中充入一定量NO，對平衡來說相當于增大壓強，反應前后氣體體積不變，壓強增大平衡不變，達新平衡時NO的體積分數(shù)不變；
③根據(jù)濃度比值的變化來確定移動方向，結(jié)合三行計算列式計算．

解答 解：（1）設(shè)1molH-N鍵能為x，1molH-Cl鍵能為y，根據(jù)△H=反應物鍵能之和-生成物鍵能之和，-462=6x+3×243-（945+6y），x-y=41kJ，
故答案為：41；
（2）①已知4分鐘時氮氣為2.5mol，則生成的N₂為2.5mol，所以v（N₂）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{2.5mol}{2L}}{4min}$=0.3125mol•L^-1•min^-1，
故答案為：0.3125mol•L^-1•min^-1；
②A．相同時間內(nèi)生成的氮氣的物質(zhì)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：E_a（A）＜E_a（B）＜E_a（C），故A錯誤；
B．使用催化劑A達平衡時，改變反應速率不改變化學平衡，N₂最終產(chǎn)率不變，故B錯誤；
C．單位時間內(nèi)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(nèi)H-O鍵與N-H鍵斷裂的數(shù)目相等時，則消耗的NH₃和消耗的水的物質(zhì)的量之比為4：6，則正逆速率之比等于4：6，說明反應已經(jīng)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(jīng)達到平衡，故D正確；
故答案為：CD；
（3）①根據(jù)表中數(shù)值知，NO、二氧化碳的濃度減小，氮氣的濃度增大，說明改變條件是分離出二氧化碳物質(zhì)，故答案為：分離出了二氧化碳；
②向某密閉容器中加入一定量的活性炭和NO，反應生成氮氣和二氧化碳，反應的化學方程式為：C+2NO?N₂+CO₂，加入NO反應正向進行，對平衡來說相當于增大壓強，反應前后氣體體積不變，壓強增大平衡不變，達新平衡時NO的體積分數(shù)不變，
故答案為：正反應方向；等于；
③30min時，容器中NO、N₂、CO₂的濃度之比=0.040：0.030：0.030=4：3：3，30min后升高溫度至T₂℃，達到平衡時，容器中NO、N₂、CO₂的濃度之比為5：3：3，則平衡向逆反應方向移動，所以逆反應是吸熱反應，正反應是放熱反應，則△H＜0，從反應開始到T₂℃平衡時設(shè)平衡濃度為5x、3x、3x，反應前后氣體物質(zhì)的量不變得到：5x+3x+3x=0.1，x=$\frac{0.1}{11}$，
                            C+2NO?N₂+CO₂，
起始量（mol/L）       0.1        0       0
變化量（mol/L） 0.1-$\frac{0.5}{11}$   $\frac{0.3}{11}$   $\frac{0.3}{11}$         
平衡量（mol/L）     $\frac{0.5}{11}$      $\frac{0.3}{11}$     $\frac{0.3}{11}$
NO轉(zhuǎn)化率=$\frac{0.1-\frac{0.5}{11}}{0.1}$×100%=54.5%，
故答案為：＜；54.5%．

點評 本題考查了反應焓變和鍵能的計算關(guān)系、化學平衡影響因素、化學平衡化學反應速率計算、掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．