Question

氮是大氣中含量最多的氣體，研究氮及其化合物對人類有重要的意義。
（1）合成氨的原理為：N₂(g)+3H₂2NH₃ △H=" -" 92.4kJ/mol
①將一定量的N₂(g)和H₂(g)放入1L的密閉容器中，在500℃、2×10⁷Pa下達到平衡，平衡時測得N₂為0.1 mol，H₂為0.3 mol，NH₃為0.1 mol。該條件下H₂的轉化率為      。
此溫度下該反應的平衡常數K＝          。
②欲提高H₂的轉化率，下列措施可行的是           。
a．向容器中按原比例再充入原料氣
b．向容器中再充入惰性氣體
c．改變反應的催化劑
d．液化生成物分離出氨
（2）在2L密閉容器中，800℃時反應2NO(g)＋O₂(g)  2NO₂(g) △H＜0體系中，各成分濃度隨時間的變化如圖：

①用O₂表示從0～2s內該反應的平均速率v＝___________。
②能說明該反應已經達到平衡狀態的是_________。
a．v(NO₂)=2v(O₂)   
b．容器內壓強保持不變     
c．v_逆(NO)＝2v_正(O₂)  
d．容器內的密度保持不變
③為使該反應的反應速率增大，且平衡向正反應方向移動的是_________。
a．及時分離出NO₂氣體           b．適當升高溫度 
c．增大O₂的濃度                d．選擇高效的催化劑
（3）汽車尾氣中含有CO、NO₂等有毒氣體，對汽車加裝尾氣凈化裝置，可使有毒氣體相互反應轉化為無毒氣體。4CO(g)＋2NO₂(g) 4CO₂(g)＋N₂(g)  ΔH＝－1 200 kJ·mol^－1對于該反應，溫度不同(T₂>T₁)、其他條件相同時，下列圖像正確的是______(填代號)。

Answer 1

（1）33.3% （2分） K=3.7（L/mol）²或100/27（L/mol）²（2分）②ad（2分）
（2）① 1.5×10^－3mol/(L·s)（2分）    ②b c （2分） ③c（1分）
（3）乙 （1分）

試題分析：⑴ ①   N₂(g)   +   3H₂        2NH₃    △H＝－92.4kJ/mol
起始濃度：0.15mol/L   0.45mol/L           0
變化量：  0.05mol/L   0.15mol/L         0.1mol/L
平衡濃度：0.1mol/L    0.3mol/L          0.1mol/L
因此該條件下H₂的轉化率為：
平衡常數為：
②a．向容器中按原比例再充入原料氣，可以引入假想狀態，讓按原比例充入的原料氣充入一個體積相等，溫度相等的容器中與原來的達到等效平衡，然后將這兩個容器等壓下合并，此刊轉化率不變，這時，將容器壓縮至原來的體積，相當于增大壓強，平衡向右移動，氫氣轉化率增大； b．向容器中再充入惰性氣體，容器體積不變，各組分的濃度不變，平衡不發生移動，氫氣的轉化率是不變的；c．改變反應的催化劑，只能改變化學反應的速率，不能改變各種物質的轉化率；d．液化生成物分離出氨，減小了生成物的濃度，平衡正向移動，增大了氫氣的轉化率。
⑵①從圖中三條線的變化趨勢經及變化量的大小，可知a線對應的是二氧化氮；b線對應的是一氧化氮；c線對應的是氧氣。所以：
②a．v(NO₂)=2v(O₂) 這種關系是始終存在的，不能作為反應達到平衡的標志；b．容器內壓強保持不變，表明容器內的各組分的總的分子數不變了，若正向移動，是分子總數減小的方向，若逆向移動，是分子總數增大的方向，因此，當容器內壓強保持不變的時候，表明達到了平衡狀態；c．v_逆(NO)＝2v_正(O₂)：
①，這個關系在反應中是始終存在的；若達到平衡狀態，則有：②，將②代入①可得：，也就是v逆(NO)＝2v正(O2)，正確；d．容器內的密度保持不變，這是一個體積不變的氣體之間的反應，不管反應到什么程度，容器內的密度始終保持不變，因此該選項不能作為反應達到平衡狀態的標志。因此該題選bc。③a．及時分離出NO2氣體，會使得反應速率減慢，錯誤；b．適當升高溫度，反應速率加快，但反應逆向移動，錯誤；c．增大O2的濃度，反應速率加快，平衡逆向移動，正確；d．選擇高效的催化劑，反應速率加快，但平衡不移動，錯誤。
⑶甲圖中，在第一次達到平衡后，升高溫度到T₂，正逆反應速率都是增大的，因此甲錯誤；乙圖中，遵循“先拐先平，數值大”，且在高溫時，正向是放熱的，升溫平衡會逆向移動，使得二氧化氮的轉化率減小。乙圖正確；丙圖中隨著壓強的增大，平衡正向移動，一氧化碳的轉化率增大，但含量逐漸的降低。丙圖錯誤。