Question

4．NH₃經(jīng)一系列反應(yīng)可以得到HNO₃，如圖1所示：

（1）I中，NH₃ 和O₂在催化劑作用下反應(yīng)，其化學(xué)方程式是4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O．
（2）II中，2NO（g）+O₂2NO₂（g）．在其他條件相同時(shí)，分別測得NO的平衡轉(zhuǎn)化率在不同壓強(qiáng)（P₁、P₂）下溫度變化的曲線（如圖2）．
①比較P₁、P₂的大小關(guān)系：P₁＜ P₂．（填“＞”，“＜”或“=”）
②隨溫度升高，該反應(yīng)平衡常數(shù)變化的趨勢是隨溫度升高，平衡常數(shù)減小．
（3）III中，降低溫度，將NO₂（g）轉(zhuǎn)化為N₂O₄（l），再制備濃硝酸．
已知：2NO₂（g） N₂O₄（g）△H₁
2NO₂（g）N₂O₄（l）△H₂
如圖3能量變化示意圖中，正確的是（選填字母）A．

（4）在一固定體積的密閉容器中，保持一定條件進(jìn)行下列反應(yīng)：2NO（g）+O₂?2NO₂（g），
①能判斷該反應(yīng)一定能達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是BDE．
A、單位時(shí)間內(nèi)生成2n molNO的同時(shí)生成n mol O₂；
B、混合氣體的溫度不再改變的狀態(tài)；
C、混合氣體的密度不再變化的狀態(tài)；
D、混合氣體的壓強(qiáng)不再變化的狀態(tài)；
E、混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再變化的狀態(tài)．
②已知加3molNO和2mol O₂達(dá)到平衡狀態(tài)后，生成a mol NO₂．
A、在相同實(shí)驗(yàn)條件下，在同一容器中改為加入6molNO和4molO₂，達(dá)到平衡后，NO₂的物質(zhì)的量為b mol，則a和b的關(guān)系可表示為b＞2a．
B、在相同實(shí)驗(yàn)條件下，在同一容器中改為加入1molNO和1molO₂，若要求在反應(yīng)混合氣體中NO₂的體積分?jǐn)?shù)不變，則還需要加入NO₂2mol．

Answer 1

分析 （1）氨氣與氧氣在催化劑加熱的條件下生成NO與水；
（2）①已知2NO（g）+O₂（g）?2N0₂（g）是正方向體積減小的反應(yīng)，根據(jù)壓強(qiáng)對(duì)平衡的影響分析；
②根據(jù)圖象2判斷該反應(yīng)正方向是放熱還是吸熱，再判斷K隨溫度的變化；
（3）降低溫度，將NO₂（g）轉(zhuǎn)化為N₂O₄（l）說明反應(yīng)2NO₂（g）?N₂O₄（l）為放熱反應(yīng)，同種物質(zhì)液態(tài)時(shí)能量比氣態(tài)時(shí)能量低；
（4）①根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的特征解答，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度、百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化，解題時(shí)要注意，選擇判斷的物理量，隨著反應(yīng)的進(jìn)行發(fā)生變化，當(dāng)該物理量由變化到定值時(shí)，說明可逆反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)；
②A．加3molNO和2mol O₂達(dá)到平衡狀態(tài)后，生成a mol NO₂ ，在相同實(shí)驗(yàn)條件下，在同一容器中改為加入6molNO和4molO₂，達(dá)到平衡后相當(dāng)于再加入3molNO和2mol O₂，增大壓強(qiáng)，平衡正向進(jìn)行則上層二氧化氮物質(zhì)的量比原來的2倍大；
B．在相同實(shí)驗(yàn)條件下，在同一容器中改為加入1molNO和1molO₂，若要求在反應(yīng)混合氣體中NO₂的體積分?jǐn)?shù)不變，說明達(dá)到相同平衡狀態(tài)，等量等效分析；

解答 解：（1）氨氣與氧氣在催化劑加熱的條件下生成NO與水，反應(yīng)方程式為：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O，
故答案為：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O；
（2）①已知2NO（g）+O₂（g）?2N0₂（g）是正方向體積減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)平衡正移，則NO的轉(zhuǎn)化率會(huì)增大，由圖可知P₂時(shí)NO的轉(zhuǎn)化率大，則P₂時(shí)壓強(qiáng)大，
即P₁＜P₂；
故答案為：＜；
②由圖象2可知，隨著溫度的升高，NO的轉(zhuǎn)化率減小，說明升高溫度平衡逆移，則該反應(yīng)正方向是放熱反應(yīng)，所以升高溫度平衡常數(shù)K減�。�
故答案為：隨溫度升高，平衡常數(shù)減��；
（3）降低溫度，將NO₂（g）轉(zhuǎn)化為N₂O₄（l）說明反應(yīng)2NO₂（g）?N₂O₄（l）為放熱反應(yīng)，所以在圖象中該反應(yīng)的反應(yīng)物的總能量比生成物的總能量高，同種物質(zhì)氣態(tài)變液態(tài)會(huì)放出熱量，即液態(tài)時(shí)能量比氣態(tài)時(shí)能量低，則N₂O₄（l）具有的能量比N₂O₄（g）具有的能量低，圖象A符合，故A正確；
故答案為：A；
（4）①2NO（g）+O₂?2NO₂（g），反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)
A、單位時(shí)間內(nèi)生成2n molNO的同時(shí)生成n mol O₂，只能說明反應(yīng)逆向進(jìn)行，不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故A錯(cuò)誤；
B、反應(yīng)過程中一定伴隨能量變化，混合氣體的溫度不再改變的狀態(tài)說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故B正確；
C、反應(yīng)前后氣體質(zhì)量和體積不變，混合氣體的密度始終不再變化，不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故C錯(cuò)誤；
D、反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量變化，當(dāng)混合氣體的壓強(qiáng)不再變化說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故D正確；
E、反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量減小，質(zhì)量不變，當(dāng)混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再變化說明反應(yīng)達(dá)到平衡的狀態(tài)，故E正確；
故答案為：BDE；
②②A．加3molNO和2mol O₂達(dá)到平衡狀態(tài)后，生成a mol NO₂ ，在相同實(shí)驗(yàn)條件下，在同一容器中改為加入6molNO和4molO₂，達(dá)到平衡后相當(dāng)于再加入3molNO和2mol O₂，增大壓強(qiáng)，平衡正向進(jìn)行則上層二氧化氮物質(zhì)的量比原來的2倍大，則b＞2a，
故答案為：b＞2a；
B．在相同實(shí)驗(yàn)條件下，在同一容器中改為加入1molNO和1molO₂，若要求在反應(yīng)混合氣體中NO₂的體積分?jǐn)?shù)不變，說明達(dá)到相同平衡狀態(tài)，等量等效分析，轉(zhuǎn)化為起始量一氧化氮和氧氣為3mol、2mol，
2NO（g）+O₂?2NO₂（g），
3        2     0  
1        1     2
2+1     1+1    0
需要加入2mol二氧化氮，
故答案為：2；

點(diǎn)評(píng) 本題考查了化學(xué)方程式書寫、影響平衡及平衡常數(shù)的因素、能量變化圖的分析、化學(xué)平衡標(biāo)志等，題目涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，側(cè)重于考查學(xué)生的綜合運(yùn)用能力，難度中等，注意基礎(chǔ)知識(shí)的積累掌握．