氮是地球上含量丰富的—种元素,氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用,减少N 的氧化物在大气中的排放是环境保护的重要内容之一。(1)上图是1molNO2和

氮是地球上含量丰富的—种元素,氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用,减少N 的氧化物在大气中的排放是环境保护的重要内容之一。(1)上图是1molNO2和

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氮是地球上含量丰富的—种元素,氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用,
减少N 的氧化物在大气中的排放是环境保护的重要内容之一。

(1)上图是1molNO2和1mol CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图,请写出NO2和CO反应的热化学方程式________________________________________;
又知:N2(g)+ O2(g)=2NO(g) △H=+180kJ/mol;2NO(g)+O2(g)=2NO2(g) △H=-112.3kJ/mol,则反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+ 2CO2(g)的△H=_______________;
(2)一定温度下,在2L密闭容器中NO2和O2可发生下列反应:4NO2(g) + O2(g)2N2O5(g)。已知体系中n(NO2)随时间变化加下表:
t(s)
0
500
1000
1500
n(NO2)(mol)
20
13.96
10.08
10.08
 
①写出该反应的平衡常数表达式:K=__________,己知:K300>K350,则该反应是______热反应。
②反应达到平衡后,NO2的转化率为________________,此时若再通入一定量氮气,则NO2的转化率将___________(填“增大”、“减小”、“不变”);
③图中表示N2O5的浓度的变化曲线是____,用O2表示从0~500 s内该反应的平均速率v=________。

答案
(1)NO2(g)+CO(g)=CO2(g)+NO(g) △H=-234kJ/mol(2分);-760.3 kJ/mol(2分)
(2)①K=(2分);放(1分) ②49.6%(2分);不变(1分)
③c(2分);1.51×10-3mol/(L·s)-1(2分)
解析

试题分析: (1)根据图像可知,1molNO2和1mol CO所具有的总能量高于1molCO2和1molNO所具有的总能量,因此该反应是放热反应,反应热△H=134 kJ/mol-368kJ/mol=-234kJ/mol,所以该反应的热化学方程式为NO2(g)+CO(g)=CO2(g)+NO(g) △H=-234kJ/mol。已知①N2(g)+ O2(g)=2NO(g) △H=+180kJ/mol;②2NO(g)+O2(g)=2NO2(g) △H=-112.3kJ/mol;③NO2(g)+CO(g)=CO2(g)+NO(g) △H=-234kJ/mol,则根据盖斯定律可知,②-①+③×2即得到反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+ 2CO2(g),所以该反应的反应热△H=-112.3kJ/mol-180kJ/mol-234kJ/mol×2=-760.3 kJ/mol。
(2)①化学平衡常数是在一定条件下,当可逆反应达到平衡状态时,生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值,所以根据反应的化学方程式可知,该反应的平衡常数K=。己知:K300>K350,这说明升高温度平衡向逆反应方向移动,平衡常数减小,所以该反应是放热反应。
②根据表中数据可知,反应进行到1000s时,NO2的物质的量不再发生变化。此时NO2的物质的量是10.08mol,则反应中消耗NO2的物质的量是20mol-10.08mol=9.92mol,反应达到平衡后,NO2的转化率为×100%=49.6%。平衡时若再通入一定量氮气,压强增大,但由于物质的浓度不变,因此平衡不移动,则NO2的转化率不变。
③N2O5是生成物,根据方程式可知,平衡时生成N2O5的物质的量是9.92mol÷2=4.96mol,其浓度是4.96mol÷2L=2.48mol/L,所以符合条件的曲线是c;根据表中数据可知,反应进行到500s时消耗NO2的物质的量是20mol-13.96mol=6.04mol,则根据方程式可知,消耗氧气的物质的量是6.04mol÷4=1.51mol,其浓度是1.51mol÷2L=0.755mol/L,所以用O2表示从0~500 s内该反应的平均速率v=0.755mol/L÷500s=1.51×10-3mol/(L·s)-1
举一反三
运用化学反应原理知识在工业生产中有重要意义。
(1) 工业生产可以用NH3(g)与CO2(g)经两步反应生成尿素,两步反应的能量变化示意图如下:

则NH3(g)与CO2(g)反应生成尿素的热化学方程式为___________          _____。
(2)工业生产中用CO可以合成甲醇CO(g)+2H2(g) CH3OH(g),ΔH=-90.1 kJ·mol-1   在一定压强下,容积为V L的容器中充入a mol CO与2a mol H2,在催化剂作用下反应生成甲醇,平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。

①p1________p2(填“大于”、“小于”或“等于”);
②100 ℃时,该反应的化学平衡常数K=_         ____(mol·L-1)-2
③在其它条件不变的情况下,再增加a mol CO和2a molH2,达到新平衡时,CO的转化率________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)工业生产中用SO2为原料制取硫酸
①利用原电池原理,用SO2、O2和H2O来制备硫酸,该电池用多孔材料作电极,它能吸附气体,同时也能使气体与电解质溶液充分接触。请写出该电池的负极的电极反应式___                ____________。
②用Na2SO3溶液充分吸收SO2得NaHSO3溶液,然后电解该溶液可制得硫酸。电解原理示意图如下图所示。请写出开始时阳极反应的电极反应式____          ______。

(4)工业生产中用氨水吸收SO2
若将等物质的量的SO2与NH3溶于水充分反应,写出该反应的离子方程式       ,所得溶液呈       性。
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(1)(广东)由磷灰石[主要成分Ca5(PO4)3F]在高温下制备黄磷(P4)的热化学方程式为:4Ca5(PO4)3F(s)+21SiO2(s)+30C(s)===3P4(g)+20CaSiO3(s)+30CO(g)+SiF4(g) ΔH
①上述反应中,副产物矿渣可用来________。
②已知相同条件下:
4Ca5(PO4)3F(s)+3SiO2(s)===6Ca3(PO4)2(s)+2CaSiO3(s)+SiF4(g) ΔH1
2Ca3(PO4)2(s)+10C(s)===P4(g)+6CaO(s)+10CO(g) ΔH2
SiO2(s)+CaO(s)===CaSiO3(s) ΔH3
用ΔH1、ΔH2和ΔH3表示ΔH,ΔH=____________。
(2)(江苏)用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶出印刷电路板金属粉末中的铜。已知:
①Cu(s)+2H(aq)===Cu2(aq)+H2(g)   ΔH1=+64.39 kJ·mol1
②2H2O2(l)===2H2O(l)+O2(g)    ΔH2=-196.46 kJ·mol1
③H2(g)+O2(g)===H2O(l)    ΔH3=-285.84 kJ·mol1
在H2SO4溶液中,Cu与H2O2反应生成Cu2和H2O的热化学方程式为______。
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氨是最重要的化工产品之一。
(1)合成氨用的氢气可以甲烷为原料制得。有关化学反应的能量变化如下图所示。

反应①②③为________反应(填“吸热”或“放热”)。
CH4(g)与H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g)的热化学方程式为___________。
(2)用氨气制取尿素[CO(NH2)2]的反应为:2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+H2O(g)。
①某温度下,向容积为10 L的密闭容器中通入2 mol NH3和1 mol CO2,反应达到平衡时CO2的转化率为50%。该反应的化学平衡常数表达式为K=______。该温度下平衡常数K的计算结果为_____。
②为进一步提高CO2的平衡转化率,下列措施中能达到目的的是________。
A.提高NH3的浓度B.增大压强
C.及时转移生成的尿素D.使用更高效的催化剂

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CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-867 kJ·mol1。该反应可用于消除氮氧化物的污染。在130 ℃和180 ℃时,分别将0.50 mol CH4和a mol NO2充入1 L的密闭容器中发生反应,测得有关数据如下表:
实验
编号
温度
时间/min
0
10
20
40
50
1
130 ℃
n(CH4)/mol
0.50
0.35
0.25
0.10
0.10
2
180 ℃
n(CH4)/mol
0.50
0.30
0.18
 
0.15
 
(1)开展实验1和实验2的目的是______________________________。
(2)180 ℃时,反应到40 min,体系________(填“是”或“否”)达到平衡状态,理由是__________________________;
CH4的平衡转化率为________。
(3)已知130 ℃时该反应的化学平衡常数为6.4,试计算a的值。(写出计算过程)
(4)一定条件下,反应时间t与转化率α(NO2)的关系如图所示,请在图像中画出180 ℃时,压强为p2(设压强p2>p1)的变化曲线,并做必要的标注。

(5)根据已知求算:ΔH2=________。
CH4(g)+4NO2(g)4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH1=-574 kJ·mol1
CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH2
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已知25 ℃、101 kPa时,1 mol H2与溴蒸气完全反应生成气态溴化氢放出能量Q kJ,则下列热化学方程式书写正确的是   (  )。
A.H2(g)+Br2(g)=2HBr(g) ΔH=-2Q kJ·mol1
B.H2(g)+Br2(l)=2HBr(g)  ΔH=-Q kJ·mol1
C.H2(g)+Br2(g)=HBr(g)ΔH=+kJ·mol1
D.HBr(g)=H2(g)+Br2(g)ΔH=+kJ·mol1

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