Question

14．氮及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活中有著重要作用．
（1）圖1是1molNO₂和1mol CO反應(yīng)生成CO₂和NO過(guò)程中能量變化示意圖，請(qǐng)寫出NO₂和CO反應(yīng)的熱化學(xué)方程式CO（g）+NO₂（g）=CO₂（g）+NO（g）△H=-234KJ/mol．

（2）在固定容積的密閉容器中，進(jìn)行如下化學(xué)反應(yīng)：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ•mol^-1  用一定物質(zhì)的量的N₂和H₂合成NH₃，三個(gè)容器的反應(yīng)溫度分別為T₁、T₂、T₃且恒定不變，在其它條件相同的情況下，實(shí)驗(yàn)測(cè)得反應(yīng)均進(jìn)行到t min時(shí)NH₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)如圖2所示：
此時(shí)甲、乙、丙三個(gè)容器中一定達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是丙容器，都達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，NH₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高的是甲容器（填甲、乙、丙）．
圖3是實(shí)驗(yàn)室在三個(gè)不同條件的密閉容器中，分別加入濃度均為c（N₂）=0.10mol/L，c（H₂）=0.26mol/L進(jìn)行反應(yīng)時(shí)，N₂的濃度隨時(shí)間的變化如圖①、②、③曲線所示．
Ⅰ該反應(yīng)實(shí)驗(yàn)②平衡時(shí)H₂的轉(zhuǎn)化率為46.15%．
Ⅱ據(jù)圖3所示，②裝置中有一個(gè)條件與①不同，請(qǐng)指出②相對(duì)①改變的條件加入催化劑．
Ⅲ計(jì)算實(shí)驗(yàn)③的平衡常數(shù)為2.5L²•mol^-2．
（3）銅與一定濃度硝酸反應(yīng)時(shí)方程式可表示為：Cu+HNO₃一Cu（NO₃）₂+NO+NO₂+H₂O（方程式未配平）．3.2g Cu被硝酸完全溶解后，如果得到的NO和NO₂物質(zhì)的量相同，則得到標(biāo)準(zhǔn)狀況下NO體積為0.56L．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)能量變化圖，反應(yīng)熱=正反應(yīng)的活化能-逆反應(yīng)的活化能，結(jié)合熱化學(xué)方程式的書寫規(guī)則書寫；
（2）依據(jù)氨氣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化可知，隨溫度升高，化學(xué)平衡應(yīng)逆向進(jìn)行，氨氣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小，丙氨氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)最小，所以丙一定是平衡狀態(tài)，達(dá)到平衡狀態(tài)，溫度越高平衡逆向進(jìn)行程度越大，氨氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)越��；
Ⅰ、實(shí)驗(yàn)②平衡時(shí)H2的轉(zhuǎn)化率為α（H₂）=$\frac{氫氣濃度的變化量}{氫氣濃度的起始量}×100%$．
Ⅱ、②到達(dá)平衡的時(shí)間比①短平衡時(shí)N₂的濃度與①相同，化學(xué)平衡不移動(dòng)；
Ⅲ、由平衡時(shí)氮?dú)獾臐舛龋�通過(guò)三段式計(jì)算平衡時(shí)氮?dú)鈿錃獍睔獾臐舛�，由平衡常�?shù)概念計(jì)算．
（3）銅與硝酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)，銅失去電子給硝酸中的氮元素，氧化還原反應(yīng)得失電子總數(shù)相等，即銅失去的電子數(shù)=氮得到的電子數(shù)，可得答案．

解答 解：（1）該反應(yīng)的焓變△H=E₁-E₂=134KJ/mol-368KJ/mol=-234KJ/mol，所以熱化學(xué)方程式為CO（g）+NO₂（g）=CO₂（g）+NO（g）△H=-234  KJ/mol，
故答案為：CO（g）+NO₂（g）=CO₂（g）+NO（g）△H=-234  KJ/mol
（2）該反應(yīng)是從正反應(yīng)方向開始的，所以隨著反應(yīng)的進(jìn)行，氨氣的濃度逐漸增大，其含量也在不斷升高，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)達(dá)到最大值．此后，隨著反應(yīng)溫度的升高，化學(xué)平衡逆向移動(dòng)，氨氣的濃度逐漸降低，其含量也在不斷減少．由于T₃比T₂時(shí)少，說(shuō)明T₃的狀態(tài)丙是已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的．若三者都達(dá)到平衡狀態(tài)．由于溫度T₁＜T₂＜T₃．升高溫度，化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，氨氣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低．溫度越高，逆向進(jìn)行的程度越大，氨氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)越低，所以在都達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，氨氣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高的是甲．
Ⅰ、因?yàn)闈舛茸兓�量之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，所以△c（H₂）=3△c（N₂）=3×（0.1-0.06 ）mol/L=0.12mol/L，實(shí)驗(yàn)②平衡時(shí)H2的轉(zhuǎn)化率為α（H₂）=$\frac{氫氣濃度的變化量}{氫氣濃度的起始量}×100%$=$\frac{0.12}{0.26}×100%$=46.15%．
Ⅱ、根據(jù)圖示的信息可知：②到達(dá)平衡的時(shí)間比①短，到達(dá)平衡時(shí)N2的濃度與①相同，化學(xué)平衡不移動(dòng)，故②與①相比加了催化劑．
Ⅲ、根據(jù)三段式計(jì)算得到平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度
                 N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）
起始濃度：0.1                           0.26                       0
轉(zhuǎn)化濃度：0.1-0.08=0.02          0.02×3=0.06            0.02×2=0.04
平衡濃度：0.08                      0.26-0.06=0.2               0.04
平衡常數(shù)K=$\frac{0.04^2}{0.08×0.2^3}$L²•mol^-2=2.5L²•mol^-2
故答案為：丙； 甲；46.15%；加入催化劑；2.5L²•mol^-2；
（3）參與反應(yīng)的n（銅）=$\frac{3.2g}{64g/mol}$=0.5mol，設(shè)生成的NO的物質(zhì)的量為x，則NO₂的物質(zhì)的量也為x，氧化還原反應(yīng)中得失電子總數(shù)相等，銅失去的電子總數(shù)=氮得到的電子總數(shù)，則有0.05mol×2=3x+x，x=0.025mol，NO的體積為0.025mol×22.4L/mol=0.56L，
故答案為：0.56．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了熱化學(xué)方程式的書寫，化學(xué)平衡和氧化還原反應(yīng)的規(guī)律，其中化學(xué)平的綜合考查難度稍大．