3．氮是地球上含量豐富的一種元素，氮及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活中有著重要作用，減少氮的氧化物在大氣中的排放是環(huán)境保護的重要內(nèi)容之一．
（1）一定溫度下，在體積為2L的恒容密閉容器中充入20molNO2和5molO2發(fā)生如下反應(yīng)：4NO2（g）+O2（g）?2N2O5（g）；已知體系中n（NO2）隨時間變化如圖1：
t（s）050010001500
n（NO2）（mol）2013.9610.0810.08
①寫出該反應(yīng)的逆反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式：K=$\frac{c{\;}^{2}（N{\;}_{2}O{\;}_{5}）}{{c}^{4}（NO{\;}_{2}）•c（O{\;}_{2}）}$．已知：K300℃＞K350℃，則該反應(yīng)是放熱反應(yīng)（填“放熱”或“吸熱”）；
②反應(yīng)達到平衡后，NO2的轉(zhuǎn)化率為，若要增大NO2的轉(zhuǎn)化率，可采取的措施有BC．
A．再充入NO2        B．再充入4molNO2和1molO2   C．降低溫度          D．充入氦氣
③圖1中表示N2O5的濃度的變化曲線是c；
（2）圖2是1molNO2氣體和1molCO氣體反應(yīng)生成CO2氣體和NO氣體過程中能量變化示意圖；又已知：
2NO（g）+2CO（g）?N2（g）+2CO2（g）△H=-760.3kJ•mol-1，則反應(yīng)：
N2（g）+2NO2（g）?4NO（g） 的△H=+292.3kJ•mol-1．

分析 （1）①化學平衡常數(shù)為生成物濃度系數(shù)次冪的乘積與反應(yīng)物濃度系數(shù)次冪乘積的比值；溫度低，化學平衡常數(shù)大，則正反應(yīng)放熱；
②NO2轉(zhuǎn)化率為已轉(zhuǎn)化的NO2物質(zhì)的量與起始物質(zhì)的量的百分比；增大NO2的轉(zhuǎn)化率，促進反應(yīng)的正向移動即可；
③N2O5為生成物且反應(yīng)為可逆反應(yīng)，反應(yīng)不可能進行到底，以此判斷表示N2O5的濃度的變化曲線；
（2）根據(jù)能量變化圖，反應(yīng)熱等于=正反應(yīng)的活化能減去逆反應(yīng)的活化能，結(jié)合熱化學方程式的書寫規(guī)則書寫；利用寫出的熱化學方程式，結(jié)合給出的熱化學方程式，利用蓋斯定律解答該題．

解答 解：（1）①化學平衡常數(shù)為生成物濃度系數(shù)次冪的乘積與反應(yīng)物濃度系數(shù)次冪乘積的比值，即K=$\frac{c{\;}^{2}（N{\;}_{2}O{\;}_{5}）}{{c}^{4}（NO{\;}_{2}）•c（O{\;}_{2}）}$；溫度低，化學平衡常數(shù)大，則正反應(yīng)放熱，
故答案為：$\frac{c{\;}^{2}（N{\;}_{2}O{\;}_{5}）}{{c}^{4}（NO{\;}_{2}）•c（O{\;}_{2}）}$；放熱；
②轉(zhuǎn)化的NO2的物質(zhì)的量為20mol-10.08mol=9.92mol，轉(zhuǎn)化率為$\frac{9.92mol}{20mol}$=49.6%；
A、再充入NO2，轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量增大，但是起始的物質(zhì)的量增大較多，轉(zhuǎn)化率降低，故A錯誤；
B、加入氣體比例與原平衡NO2的轉(zhuǎn)化率相同，由于加入氣體后，體系壓強增大，NO2的轉(zhuǎn)化率增大，故B正確；
C、該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低溫度，化學平衡向右移動，故C正確；
D、反應(yīng)氣體濃度不變，化學平衡不移動，故D錯誤；
故選BC；
③N2O5為生成物濃度增大，反應(yīng)為可逆反應(yīng)，不可能進行到底，即N2O5的濃度不可能達到5mol/L，故選c；
（2）該反應(yīng)的焓變△H=E1-E2=134KJ/mol-368KJ/mol=-234KJ/mol，所以熱化學方程式為：①NO2（g）+CO（g）=CO2（g）+NO（g）△H=-234kJ•mol-1；②2NO（g）+2CO（g）?N2（g）+2CO2（g），△H=-760.3kJ•mol-1，反應(yīng)①×2-②，可得到：N2 （g）+2NO2 （g）?4NO（g）△H=+292.3kJ•mol-1，
故答案為：+292.3kJ•mol-1．

點評 本題考查化學平衡影響因素、化學平衡的計算，題目計算量較大，難度較大，關(guān)鍵是構(gòu)建平衡建立的等效途徑，中注意從正、逆不同方向建立的等效平衡轉(zhuǎn)化率、反應(yīng)熱的關(guān)系．

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目：高中化學 來源： 題型：選擇題

15．在體積恒定的密閉容器中投入物質(zhì)A和物質(zhì)B在適宜的條件下發(fā)生反應(yīng)：A（g）+2B（g）?C（g）+D（g）
能表示該反應(yīng)已達平衡狀態(tài)的是（　�。�
A．2V正（B）=V逆（D）
B．混合氣體的密度保持不變
C．混合氣體中B、C、D的濃度之比為2：2：1
D．混合氣體的壓強不隨時間變化而變化

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科目：高中化學 來源： 題型：選擇題

16．在一固定體積的密閉容器中，加入2mol A和1mol B發(fā)生可逆反應(yīng)2A（g）+B（g）?3C（g）+D（g），達到平衡，C的濃度為w mol/L．若維持容器體積和溫度不變，下列四種配比作為起始物質(zhì)，達平衡后，C的濃度仍為w mol/L的是（　　）
A．4 mol A+2 mol B
B．1 mol B+3 mol C+1 mol D
C．3 mol C+2 mol D
D．1 mol A+0.5 mol B+1.5 mol C+0.5 mol D

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科目：高中化學 來源： 題型：解答題

11．某實驗小組同學依據(jù)資料深入探究Fe3+在水溶液中的行為．
資料：
i．Fe3+ 在水溶液中以水合鐵離子的形式存在，如[Fe（H2O）6]3+；
[Fe（H2O）6]3+發(fā)生如下水解反應(yīng)：
[Fe（H2O）6]3+（幾乎無色）+nH2O?[Fe（H2O）6-n（OH）n]3-n（黃色）+nH3O+（n=0～6）；
ii．[FeCl4（H2O）2]-為黃色．
進行實驗：
實驗I

實驗Ⅱ
分別用試管①、③中的試劑作為待測液，用色度計測定其透光率．透光率越小，溶液顏色越深；透光率越大，溶液顏色越淺．

（1）實驗I中，試管②溶液變?yōu)闊o色的原因是加入HNO3后，c（H+）增大，導致平衡逆向移動，溶液由黃色變?yōu)闊o色．
（2）實驗I中，試管③溶液呈棕黃色與[FeCl4（H2O）2]-有關(guān)，支持此結(jié)論的實驗現(xiàn)象是試管②、④中加入等量的HNO3后，②中溶液褪色，而④中溶液仍呈黃色．
（3）由實驗Ⅱ圖1、2可知：加熱時，溶液顏色變深（填“變淺”、“變深”或“不變”）．
（4）由實驗Ⅱ，可以得出如下結(jié)論：
[結(jié)論一]FeCl3溶液中存在可逆反應(yīng)：[FeCl4（H2O）2]-+4H2O?[Fe（H2O）6]3++4Cl-得出此結(jié)論的理由是升高或降低相同溫度時，F(xiàn)eCl3溶液透光率隨溫度變化幅度明顯大于Fe（NO3）3溶液，說明在FeCl3溶液中存在水合鐵離子的水解平衡之外，還存在[FeCl4（H2O）2]-+
4H2O?[Fe（H2O）6]3++4Cl-．
[結(jié)論二]結(jié)論一中反應(yīng)的△H＜0（填“＞0”或“＜0”）．
（5）實驗小組同學重新設(shè)計了一個實驗證明（4）中結(jié)論一．實驗方案：取試管①中溶液，先滴加HNO3，再滴加幾滴NaCl溶液，最后測此溶液透光率隨溫度改變的變化情況（請描述必要的實驗操作和現(xiàn)象）．

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科目：高中化學 來源： 題型：解答題

18．在常溫下，F(xiàn)e與水并不起反應(yīng)，但在高溫下，F(xiàn)e與水蒸氣可發(fā)生反應(yīng)． 應(yīng)用下列裝置，在硬質(zhì)玻璃管中放入還原鐵粉和石棉絨的混合物，加熱，并通入水蒸氣，就可以完成高溫下“Fe與水蒸氣的反應(yīng)實驗”，并收集純凈干燥的氣體．請回答該實驗中的問題．

（1）寫出該反應(yīng)的化學方程式3Fe+4H2O（g）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe3O4+4H2；干燥劑是堿石灰（氯化鈣）（寫名稱）．
（2）圓底燒瓶中盛裝的水，該裝置受熱后的主要作用是提供水蒸氣；燒瓶底部放置了幾片碎瓷片，其作用是防止暴沸．
（3）試管中收集氣體是H2（寫化學式），如果要在A處玻璃管處點燃該氣體，則必須對該氣體進行驗純．在虛線框內(nèi)畫出收集該氣體的裝置圖．（限選儀器：試管、玻璃導管、水槽）
（4）反應(yīng)后得到黑色固體，主要成分是Fe3O4，還含有少量Fe和FeO；限選以下試劑：稀HNO3、稀HCl、KSCN溶液、氯水、CuSO4溶液；
?設(shè)計實驗方案檢驗所得固體中含有Fe3O4，寫出實驗步驟和實驗現(xiàn)象取少量固體溶解在鹽酸中，滴加少量KSCN溶液，若溶液顯血紅色，說明固體中含有Fe3O4．?證明固體中含有沒完全反應(yīng)的Fe取少量固體，加入足量CuSO4溶液，若有紅色固體生成，說明固體中含有Fe，或取少量固體，加入足量稀HCl溶液，若有無色氣泡生成，說明固體中含有Fe．

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科目：高中化學 來源： 題型：解答題

8．已知NO2和N2O4可以相互轉(zhuǎn)化：2NO2（g）?N2O4（g）△H＜0．現(xiàn)將一定量NO2和N2O4的混合氣體通入體積為1L的恒溫密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，反應(yīng)物濃度隨時間變化關(guān)系如下圖所示．X與Y兩條曲線中，Y表示N2O4濃度隨時間的變化
（1）前10min內(nèi)用NO2表示反應(yīng)的平均速率v （NO2）=0.04mol/（L•min）；
上述反應(yīng)的平衡常數(shù)K=1.1．
（2）下列能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的是AB
A．體系的顏色不再改變                 B．混合氣體的壓強不再改變
C．混合氣體的密度不再改變             D．2v （NO2）=v（N2O4）
（3）反應(yīng)進行到15min時，曲線發(fā)生變化的原因是增大容器體積．
（4）若要使上述反應(yīng)的平衡常數(shù)增大，可采取的措施是C
A．加入催化劑                        B．縮小容器容積
C．降低溫度                          D．再加入一定量的NO2．

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科目：高中化學 來源： 題型：解答題

15．某研究小組向某2L密閉容器中加入一定量的固體A和氣體B，發(fā)生反應(yīng)A（s）+2B（g）?D（g）+E（g）△H=QkJ•mol-1．在T1℃時，反應(yīng)進行到不同時間測得各物質(zhì)的物質(zhì)的量如表：
時間（min）
物質(zhì)的量（mol）		01020304050
B2.001.361.001.001.201.20
D00.320.500.500.600.60
E00.320.500.500.600.60
（1）T1℃時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=0.25；
（2）30min后，只改變某一條件，反應(yīng)重新達到平衡，根據(jù)表中的數(shù)據(jù)判斷改變的條件可能是ae（填字母編號）．
a．通入一定量的B　        b．加入一定量的固體A　     c．適當縮小容器的體積
d．升高反應(yīng)體系溫度　       e．同時加入0.2molB、0.1molD、0.1molE
（3）對于該反應(yīng)，用各物質(zhì)表示的反應(yīng)速率與時間的關(guān)系示意曲線為圖1中的④（填序號）．

（4）維持容器的體積和溫度T1不變，當向該容器中加入1.60 mol B、0.20 mol D、0.20 mol E和nmolA，達到平衡后，與表格中20分鐘時各物質(zhì)的濃度完全相同時，則投入固體A的物質(zhì)的量n的取值范圍是＞0.3．
（5）維持容器的體積和溫度T1不變，各物質(zhì)的起始物質(zhì)的量為n（A）=1.0 mol，n（B）=3.0 mol，n（D）=a mol，達到平衡后，n（E）=0.50 mol，則a=1.5．
（6）若該密閉容器絕熱，實驗測得B的轉(zhuǎn)化率B%隨時間變化的示意圖如圖2所示．由圖可知，Q小于0（填“大于”或“小于”），c點v正等于v逆（填“大于”“小于”或“等于”）．

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科目：高中化學 來源： 題型：解答題

12．世間萬物都有它的兩面性，氰化鈉（NaCN）是一種重要的化工原料，常用于化學合成、冶金工業(yè)等，應(yīng)用不當，也會引起嚴重的后果．
（1）工業(yè)上可用純堿、焦炭、氨氣在高溫下反應(yīng)可以制取NaCN，寫出反應(yīng)的化學方程式Na2CO3+C+2NH3=2NaCN+3H2O．
（2）工業(yè)利用NaCN制備藍色染料的流程如下：

通入Cl2時發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_2[Fe（CN）6]4-+Cl2=2[Fe（CN）6]3-+2Cl-_，該藍色染料的化學式為Fe3[Fe（CN）6]2．
（3）現(xiàn)代采金技術(shù)先以NaCN溶液在自然環(huán)境中浸取粉碎的含金（Au）礦石，得到Na[Au（CN）2]（二氰合金酸鈉）溶液，再用鋅還原Na[Au（CN）2]生成金．浸取過程的氧化劑是O2．
（4）上述方法的主要缺點是容易引起水體污染．天津“8.12“爆炸中擴散的CN-也造成了部分水體污染．某小組欲檢測污水中CN-的濃度．
資料：堿性條件下發(fā)生離子反應(yīng)：2CN-+5H2O2+2OH-=2CO32-+N2+6H2O
實驗裝置如圖（其中加熱、夾持裝置省略）．（不考慮污水中其它離子反應(yīng)）

①加入藥品之前的操作是檢查裝置氣密性；B的名稱是三頸瓶，C中試劑是濃H2S04．
②實驗步驟如下：
步驟1關(guān)閉K1，打開K2，滴入足量H2O2溶液，對B加熱．充分反應(yīng)后，停止加熱．
步驟2冷卻后，用注射器穿過B裝置的膠塞注入稀H2S04溶液．
步驟3打開K1，通入N2．
③為了使檢測更加準確，上述（2）中操作要特別注意一些事項．請寫出至少一條加稀H2S04時要緩慢注入（要緩慢通人N2或給B加熱時溫度不能過高或加入稀H2SO4，要足量）；．
（5）常溫下HCN的電離常數(shù)Ka=6.2×10-10，濃度均為0.5mol/L的NaCN和HCN的混合溶液顯堿（填“酸”、“堿”或“中”）性，通過計算說明其原因Kh=$\frac{Kw}{Ka}$=$\frac{1{0}^{-14}}{6.2×1{0}^{-10}}$=1.6×10-5＞6.2×10-10，即水解平衡常數(shù)大于電離平衡常數(shù)，所以溶液呈堿性．

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科目：高中化學 來源： 題型：解答題

13．將氧化鐵還原為鐵的技術(shù)在人類文明的進步中占有十分重要的地位．煉鐵高爐中發(fā)生的關(guān)鍵反應(yīng)如下：
C（s）+O2（g）═CO2（g）△H=-393.5kJ/mol
CO2（g）+C（s）═2CO（g）△H=+172.46kJ/mol
Fe2O3+CO→Fe+CO2
若已知：2Fe（s）+$\frac{3}{2}$O2（g）═Fe2O3（s）△H=-824.21kJ/mol
根據(jù)上面三個熱化學方程式，回答下列問題：
（1）CO的燃燒熱為282.98KJ/mol；寫出其熱化學方程式CO（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）=CO2（g）△H=-282.98KJ/mol．
（2）高爐內(nèi)Fe2O3被CO還原為Fe的熱化學方程式為Fe2O3（s）+3CO（g）=2Fe（s）+3CO2（g）△H=-24.73kJ•mol-1．
（3）煉制1t（噸）含鐵96%的生鐵所需焦炭的理論用量是0.31t（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字），實際生產(chǎn)中所需焦炭遠高于理論用量，其原因是焦炭沒有被充分利用．

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