Question

17．A、B、C、D都是中學(xué)化學(xué)中的常見(jiàn)化合物，均由周期表前18號(hào)元素組成，D為紅綜色氣體，甲、乙則是兩種單質(zhì)，以上單質(zhì)和化合物之間在如圖1所示的反應(yīng)關(guān)系（反應(yīng)物和生成物均無(wú)省略）．

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）圖1所示轉(zhuǎn)化過(guò)程中包含的反應(yīng)類(lèi)型有cd（填字母）．
a．置換反應(yīng)    b．復(fù)分解反應(yīng)c．分解反應(yīng)    d．化合反應(yīng)
（2）圖1中反應(yīng)①的化學(xué)方程式是4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O．
（3）圖1中反應(yīng)③在一定條件下為可逆反應(yīng)，反應(yīng)的能量變化如圖2所示，當(dāng)該反應(yīng)處于平衡狀態(tài)時(shí)，下列措施中有利于提高C的平衡轉(zhuǎn)化率的是BC（填字母）．
A．升高溫度    B．降低溫度    C．增大壓強(qiáng)D．減小壓強(qiáng)     E．加入催化劑    F．增加C的量
（4）若將l.00mol甲和2.00mol C混合充入容積為2L的密閉容器中，3分鐘后反應(yīng)達(dá)到平衡．平衡后混合氣體總物質(zhì)的量為2.55mol，用甲表示的化學(xué)反應(yīng)速率為0.075 mol•L^-1•min^-1．
（5）容積均為2L的四個(gè)密閉容器中均進(jìn)行著（4）中的反應(yīng)，某溫度下，各物質(zhì)物質(zhì)的量（mol）及正逆反應(yīng)速率關(guān)系如表所示：

容器編號(hào)	n（甲）	n（C）	n （D）	v正與v逆的關(guān)系
Ⅰ	0.20	0.10	0.20	v正=v逆
Ⅱ	0.20	0.40	1.00	②？
Ⅲ	0.60	1.20	0.80	③？

①若方程式系數(shù)為最簡(jiǎn)整數(shù)比，則該溫度下的平衡常數(shù)K=20；
填寫(xiě)表中空格：②v_正＜v_逆  ③v_正＞v_逆．

Answer 1

分析 （1）（2）A、B、C、D都是中學(xué)化學(xué)中的常見(jiàn)化合物，均由周期表前18號(hào)元素組成，D為紅綜色氣體，則D為NO₂，甲、乙是兩種單質(zhì)，甲和乙反應(yīng)生成A，電解A生成甲和乙，且C能和甲反應(yīng)生成二氧化氮，反應(yīng)①②均是工業(yè)生產(chǎn)中的重要反應(yīng)，故甲為O₂，乙是Al，A是Al₂O₃，氧氣和B反應(yīng)生成E和C，C和氧氣反應(yīng)生成二氧化氮，所以C是NO，B是NH₃；
（3）反應(yīng)③為：2NO+O₂?2NO₂ ，根據(jù)圖2知，該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，提高一氧化氮的轉(zhuǎn)化率，可以采取的措施有：降低溫度、增大壓強(qiáng)、增大氧氣的量、減少二氧化氮的量等；
（4）根據(jù)2NO+O₂?2NO₂ 可知，反應(yīng)后氣體物質(zhì)的量減少的量等于參加反應(yīng)的氧氣的量，再根據(jù)v=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$計(jì)算用氧氣表示的化學(xué)反應(yīng)速率；
（5）反應(yīng)（3）中的反應(yīng)為：2NO+O₂?2NO₂ ，I處于平衡狀態(tài)，根據(jù)K=$\frac{c{\;}^{2}（NO{\;}_{2}）}{c{\;}^{2}（NO）•c（O{\;}_{2}）}$計(jì)算平衡常數(shù)，計(jì)算II、Ⅲ中濃度熵Qc，與平衡常數(shù)比較判斷反應(yīng)進(jìn)行方向，進(jìn)而判斷v_正、v_逆的相對(duì)大小．

解答 解：A、B、C、D都是中學(xué)化學(xué)中的常見(jiàn)化合物，均由周期表前18號(hào)元素組成，D為紅綜色氣體，則D為NO₂，甲、乙是兩種單質(zhì)，甲和乙反應(yīng)生成A，電解A生成甲和乙，且C能和甲反應(yīng)生成二氧化氮，反應(yīng)①②均是工業(yè)生產(chǎn)中的重要反應(yīng)，故甲為O₂，乙是Al，A是Al₂O₃，氧氣和B反應(yīng)生成E和C，C和氧氣反應(yīng)生成二氧化氮，所以C是NO，B是NH₃，
（1）甲和乙發(fā)生化合反應(yīng)，電解A是氧氣和水屬于分解反應(yīng)，該反應(yīng)中沒(méi)有復(fù)分解反應(yīng)和置換反應(yīng)，故選：cd；
（2）反應(yīng)①的化學(xué)方程式是：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O，故答案為：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O；
（3）反應(yīng)③為：2NO+O₂?2NO₂ ，根據(jù)圖2知，該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，則反應(yīng)方程式為：2NO+O₂?2NO₂ △H＜0，提高一氧化氮的轉(zhuǎn)化率，可以采取的措施有：降低溫度、增大壓強(qiáng)、增大氧氣的量、減少二氧化氮的量，而使用催化劑，加快反應(yīng)速率，不影響平衡移動(dòng)，加入NO，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，但NO的轉(zhuǎn)化率降低，故選：BC；
（4）若將1 molO₂和2mol NO混合充入容積為2L的密閉容器中，3分鐘后反應(yīng)達(dá)到平衡．平衡后混合氣體總物質(zhì)的量為2.55mol，根據(jù)2NO+O₂?2NO₂ 可知，反應(yīng)后氣體物質(zhì)的量減少的量等于參加反應(yīng)的氧氣的量，故參加反應(yīng)氧氣為1mol+2mol-2.55mol=0.45mol，則用氧氣表示的化學(xué)反應(yīng)速率=$\frac{\frac{0.45mol}{2L}}{3min}$=0.075 mol/（L•min），
故答案為：0.075；
（5）反應(yīng)（3）中的反應(yīng)為：2NO+O₂?2NO₂ ，I處于平衡狀態(tài)，故該溫度下的平衡常數(shù)K=$\frac{c{\;}^{2}（NO{\;}_{2}）}{c{\;}^{2}（NO）•c（O{\;}_{2}）}$=$\frac{（\frac{0.2}{2}）^{2}}{（\frac{0.1}{2}）^{2}（\frac{0.2}{2}）}$=20，
II中反應(yīng)的濃度熵Qc=$\frac{0．{5}^{2}}{0．{2}^{2}×0.05}$=125＞20，反應(yīng)向逆反應(yīng)進(jìn)行，故v_正＜v_逆，
Ⅲ中反應(yīng)的濃度熵Qc=$\frac{0．{4}^{2}}{0．{6}^{2}×0.3}$=$\frac{4}{27}$＜20，反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行，故v_正＞v_逆，
故答案為：20；v_正＜v_逆；v_正＞v_逆．

點(diǎn)評(píng) 本題考查無(wú)機(jī)物推斷、化學(xué)反應(yīng)速率計(jì)算、化學(xué)平衡影響因素、化學(xué)平衡常數(shù)計(jì)算、反應(yīng)熱計(jì)算，側(cè)重考查學(xué)生對(duì)知識(shí)遷移運(yùn)用，需要學(xué)生具備知識(shí)的基礎(chǔ)，難度中等．