Question

2．氫氣是一種新型的綠色能源，又是一種重要的化工原料．
（1）氫氣燃燒熱值高．實(shí)驗(yàn)測(cè)得，在常溫常壓下1gH₂完全燃燒生成液態(tài)水，放出142.9kJ熱量．則表示H₂燃燒熱的熱化學(xué)方程式為H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8kJ/mol．又已知：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol，則氨氣在空氣中燃燒生成液態(tài)水和氮?dú)鈺r(shí)的熱化學(xué)方程式為4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（l）；△H=-1530kJ/mol．
（2）氫氣是合成氨的重要原料．
①當(dāng)合成氨反應(yīng)達(dá)到平衡后，改變某一外界條件（不改變 N₂、H₂和NH₃的量），反應(yīng)速率與時(shí)間的關(guān)系如圖1所示．

圖中t₁時(shí)引起平衡移動(dòng)的條件可能是增大壓強(qiáng)，其中表示平衡混合物中NH₃的含量最高的一段時(shí)間是t₂-t₃．
②氨催化氧化可以制硝酸，此過程中涉及氮氧化物，如NO、NO₂、N₂O₄等．對(duì)于反應(yīng)：N₂O₄（g）?2NO₂（g）△H＞0，在溫度為T₁、T₂時(shí)，平衡體系中NO₂的體積分?jǐn)?shù)隨壓強(qiáng)變化曲線如圖2所示．下列說法正確的是BDE．
A．A、C兩點(diǎn)的化學(xué)平衡常數(shù)：A＞C
B．A、C兩點(diǎn)的氣體顏色：A淺，C深
C．B、C兩點(diǎn)的氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量：B＜C
D．A、C兩點(diǎn)的反應(yīng)速率：A＜C
E．由狀態(tài)B到狀態(tài)A，可以用加熱的方法．

Answer 1

分析 （1）1g氫氣完全燃燒生成液態(tài)水時(shí)放出142.9kJ熱量，2g氫氣燃燒生成液態(tài)水放熱285.8KJ，燃燒熱是1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物放出的熱量，結(jié)合熱化學(xué)方程式書寫；根據(jù)蓋斯定律進(jìn)行書寫氨氣在空氣中燃燒生成液態(tài)水和氮?dú)鈺r(shí)的熱化學(xué)方程式；
（2）①根據(jù)圖象分析影響平衡的因素；
②A．A、C兩點(diǎn)溫度相等，則平衡常數(shù)相同；
B．增大壓強(qiáng)平衡向逆反應(yīng)進(jìn)行，向逆反應(yīng)進(jìn)行是減小由于壓強(qiáng)增大導(dǎo)致濃度增大趨勢(shì)，但到達(dá)平衡仍比原平衡濃度大；
C．B、C兩點(diǎn)相同物質(zhì)的含量相同，即二氧化氮與四氧化二氮的物質(zhì)的量之比相等；
D．A、C兩點(diǎn)在等溫線上，壓強(qiáng)越大，反應(yīng)速率越快；
E．壓強(qiáng)相同，升高溫度，化學(xué)平衡正向移動(dòng)，NO₂的體積分?jǐn)?shù)增大．

解答 解：（1）1g氫氣完全燃燒生成液態(tài)水時(shí)放出142.9kJ熱量，2g氫氣燃燒生成液態(tài)水放熱285.8KJ，則氫氣燃燒熱的熱化學(xué)方程式為：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8kJ/mol，
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；△H=-92.4kJ/mol①
H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8kJ/mol②
將方程式②×6-①×2得目標(biāo)方程式，4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（l）；△H=-1530kJ/mol，
故答案為：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8kJ/mol；4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（l）△H=-1530kJ/mol；
（2）①N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)前后氣體體積減小，依據(jù)反應(yīng)速率與時(shí)間的關(guān)系圖象分析，t₁時(shí)正逆反應(yīng)速率都增大，平衡正向移動(dòng)，引起平衡移動(dòng)的條件可能是增大壓強(qiáng)；t₁-t₂平衡正向移動(dòng)，t₃-t₄平衡逆向移動(dòng)，t₅-t₆平衡不移動(dòng)，所以表示平衡混合物中NH₃的含量最高的一段時(shí)間是t₂-t₃，
故答案為：增大壓強(qiáng)；t₂-t₃；
②A．A、C兩點(diǎn)溫度相等，則平衡常數(shù)相同，故A錯(cuò)誤；
B．A、C兩點(diǎn)都在等溫線上，C的壓強(qiáng)大，與A相比C點(diǎn)平衡向逆反應(yīng)進(jìn)行，向逆反應(yīng)進(jìn)行是由于減小體積增大壓強(qiáng)，平衡移動(dòng)的結(jié)果降低NO₂濃度增大趨勢(shì)，但到達(dá)平衡仍比原平衡濃度大，平衡時(shí)NO₂濃度比A的濃度高，NO₂為紅棕色氣體，則A、C兩點(diǎn)氣體的顏色：A淺，C深，故B正確；
C．B、C兩點(diǎn)相同物質(zhì)的含量相同，即二氧化氮與四氧化二氮的物質(zhì)的量之比相等，則平均相對(duì)分子質(zhì)量相等，故C錯(cuò)誤；
D．由圖象可知，A、C兩點(diǎn)在等溫線上，C的壓強(qiáng)大，則A、C兩點(diǎn)的反應(yīng)速率：A＜C，故D正確；
E．升高溫度，化學(xué)平衡正向移動(dòng)，NO₂的體積分?jǐn)?shù)增大，由圖象可知，A點(diǎn)NO₂的體積分?jǐn)?shù)大，則T₁＜T₂，由狀態(tài)B到狀態(tài)A，可以用加熱的方法，故E正確．
故選BDE．

點(diǎn)評(píng) 本題考查燃燒熱、化學(xué)平衡圖象等，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，明確外界條件對(duì)化學(xué)平衡的影響及圖象中縱橫坐標(biāo)的含義是解答本題的關(guān)鍵，注意燃燒熱的概念應(yīng)用，題目難度中等．