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氮可形成多种氧化物,如NO、NO2、N2O4等。已知NO2和N2O4的结构式分别是。实验测得N-N键键能为167kJ·mol-1, NO2中氮氧键的平均键能为466 kJ·mol-1,N2O4中氮氧键的平均键能为438.5 kJ·mol-1
(1)写出N2O4转化为NO2的热化学方程式:                             
(2)对反应N2O4(g)2NO2(g),在温度为T1、T2时,平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图所示。下列说法正确的是            

A.A、C两点的反应速率:A>C
B.B、C两点的气体的平均相对分子质量:B<C
C.A、C两点气体的颜色:A深,C浅
D.由状态B到状态A,可以用加热的方法
(3)在100℃时,将0.40mol的NO2气体充入2 L抽空的密闭容器中,每隔一定时间就对该容器内的物质进行分析,得到如下表数据:

时间(s)
0
20
40
60
80
n(NO2)/mol
0.40
n1
0.26
n3
n4
n(N2O4)/mol
0.00
0.050
n2
0.080
0.080
 
①在上述条件下,从反应开始直至20 s时,二氧化氮的平均反应速率为        
②n3     n4(填“>”、“<”或“=”),该反应的平衡常数K的值为             ,升高温度后,反应2NO2N2O4的平衡常数K将      (填“增大”、“减小”或“不变”)。
③若在相同情况下最初向该容器充入的是N2O4气体,要达到上述同样的平衡状态,N2O4的起始浓度是_____________mol·L-1

(1)N2O4(g)2NO2(g) ΔH=+57 kJ·mol-1(3分)
(2)D(2分) (3)①0.0025mol·(L·s)-1 (3分)
②=(1分),K=2.8(2分),减小(1分)
③0.10(2分)

解析试题分析:(1)由方程式N2O42NO2,旧键断裂时吸收的热量:167kJ/mol+438.5kJ/mol×4="1921" kJ/mol,形成新键时放出的热量为2×2×466 kJ/mol="1864" kJ/mol,确定该反应吸热,ΔH为+57 kJ·mol-1
(2)根据图像,A、C点的温度相同,C点的压强大于A点压强,所以速率C>A;B点温度高、而压强小,C点温度低、而压强大,无法比较气体的平均相对分子质量;C项当容器被压缩时C点的颜色深;D项正确。
(3)结合表中N2O4的物质的量的变化,可求得二氧化氮的反应速率为0.0025mol·(L·s)-1;当60s和80s时N2O4的物质的量不变,确定已达平衡,所以n3=n4,并求得平衡常数K为2.8,而且反应吸热,当升高温度时,平衡逆向移动,平衡常数K减小;
N2O42NO2达平衡时两者的浓度分别为
0.04mol/L      0.12mol/L      假设向容器中冲入N2O4的起始浓度为x
起始(mol/L)       x         0             
变化(mol/L)        a         2a
平衡(mol/L)       0.04       0.12      2a=0.12,a=0.06,所以x=0.1
考点:化学反应中的能量变化、化学平衡的影响因素、化学平衡常数、等效平衡。

练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:填空题

(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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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

我国工业上主要采用以下四种方法降低尾气中的含硫量:

方法1
燃煤中加入石灰石,将SO2转化为CaSO3,再氧化为CaSO4
方法2
用氨水将SO2转化为NH4HSO3,再氧化为(NH4)2SO4
方法3
高温下用水煤气将SO2还原为S
方法4
用Na2SO3溶液吸收SO2,再电解转化为H2SO4
 
(1)方法1中已知:① CaO(s)+CO2(g)=CaCO3(s)  ΔH=-178.3 kJ/mol
②CaO(s)+SO2(g)=CaSO3(s) ΔH=-402.0 kJ/mol 
③2CaSO3(s)+O2(g)=2CaSO4(s) ΔH=-2314.8 kJ/mol
写出CaCO3与SO2反应生成CaSO4的热化学方程式:____;此反应的平衡常数表达式为:_____。

(2)方法2中最后产品中含有少量(NH4)2SO3,为测定(NH4)2SO4的含量,分析员设计以下步骤:
①准确称取13.9 g 样品,溶解;
②向溶液中加入植物油形成油膜,用滴管插入液面下加入过量盐酸,充分反应,再加热煮沸;
③加入足量的氯化钡溶液,过滤;
④进行两步实验操作;
⑤称量,得到固体23.3 g,计算。
步骤②的目的是:_____。步骤④两步实验操作的名称分别为:  _____、_____。样品中(NH4)2SO4的质量分数:____(保留两位有效数字)。
(3)据研究表明方法3的气配比最适宜为0.75[即煤气(CO、H2的体积分数之和为90%)∶SO2烟气(SO2体积分数不超过15%)流量=30∶40]。用平衡原理解释保持气配比为0.75的目的是:_____。
(4)方法4中用惰性电极电解溶液的装置如图所示。阳极电极反应方程式为_____。

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

汽车尾气中NOx的消除及无害化处理引起社会广泛关注。
(1)某兴趣小组查阅文献获得如下信息:
N2(g)+O2(g)=2NO(g)  △H=+180.5kJ/mol
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)) △H=―483.6kJ/mol
则反应2H2(g)+2NO(g)=2H2O(g)+N2(g) △H=          
(2)该小组利用电解原理设计了如图1装置进行H2还原NO的实验[高质子导电性的SCY陶瓷(能传递H+)为介质,金属钯薄膜做电极]。

钯电极A为  极,电极反应式为              
(3)氨法催化还原NO原理如下:
主反应:4NO(g)+4NH3(g)+O2(g) 4N2(g)+6H2O(g)   (△H <0)
副反应:4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g)
4NH3(g)+ 4O2(g)2N2O(g)+6H2O(g)
4NO(g)+4NH3(g)+3O2(g)4N2O(g)+6H2O(g)
有关实验结论如图2、图3所示,据此回答以下问题:

①催化还原NO应控制n(NH3)/n(NO)的最佳值为            ,理由是           
②主反应平衡常数表达式:K=                       ,随着温度的增加,K将  (选填“增加”、 “减小”或“不变”。
③影响N2O生成率的因素有          、氧气浓度和           

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

氮是地球上含量丰富的一种元素,其单质及化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。
(1)一定温度下,在1L容积恒定的密闭容器中充入2 mol N2和8molH2并发生反应。10min达平衡,测得氨气的浓度为0.4 mol·L-1,此时氮气的转化率为________。若想提高氨气的产率,根据化学平衡移动原理,提出合理的建议______________(写出一条即可)。
(2)如图是1mol NO2(g)和1mol CO(g)反应生成lmol CO2(g)和1 mol NO(g)过程中能量变化示意图,请写出该反应的热化学方程式_____________________。

(3)在容积恒定的密闭容器中,进行如下反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H<0,其平衡常数K与温度T的关系如下表:

①该反应的平衡常数表达式:K=_____________;
②试判断K1__________K2(填写“>”“=”或“<”);
③NH3(g)燃烧的方程式为:4NH3(g)+7O2(g)=4NO2(g)+6H2O(l),已知:
①2H2(g)+O2(g)2H2O(l)   △H=-483.6 kJ/mol
②N2(g)+2O2(g)2NO2(g)   △H=+67.8 kJ/mol
③N2(g)+3H2(g)2NH3(g)   △H=-92.0 kJ/mol
请计算NH3(g)的燃烧热________kJ/mol。

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

氮是一种地球上含量丰富的元素,氮及其化合物的研究在生产、生活中有着重要意义。
(1)下图是1 mol NO2和1 mol CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图,写出NO2和CO反应的热化学方程式                                 

(2)已知:N2(g)+ O2(g)=2 NO(g) △H=+180 kJ ? mol-1
2NO(g)+2 CO(g)=N2(g) + 2 CO2(g) △H=-746 kJ ? mol-1
则反应CO(g) +O2(g)=CO2(g)的 △H=         kJ ? mol-1
(3)在一固定容积为2L的密闭容器内加入0.2 mol的N2和0.6 mol的H2,在一定条件下发生如下反应: N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H <0, 若第5分钟时达到平衡,此时测得NH3的物质的量为0.2 mol,平衡时H2的转化率为     
(4)在固定体积的密闭容器中,1.0×10kPa时,发生反应 N2(g)+3H2(g)2NH3(g)  △H<0,其平衡常数K与温度T的关系如下表:

T/K
298
398
498
平衡常数K
51
K1
K2
 
① K1      K2(填写“>”、“=”或“<”)
②下列各项能说明上述合成氨反应一定达到平衡状态的是       (填字母)。
a、容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1:3:2
b、NH3的浓度保持不变
c、容器内压强保持不变
d、混合气体的密度保持不变

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

一定条件下发生反应:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)。工业上依此用CO生产燃料甲醇。
  
(1)甲图是反应时CO和CH3OH(g)的浓度随时间变化情况。从反应开始到平衡,用H2浓度变化表示平均反应速率v(CO)=__________________。
(2)乙图表示该反应进行过程中能量的变化。曲线b下的反应条件为                   。该反应的焓变是________(填“ΔH<0”或“ΔH>0”),写出反应的热化学方程式:____________________________________;选择适宜的催化剂__________(填“能”或“不能”)改变该反应的反应热。
(3)该反应平衡常数K的表达式为_____________________________________________,
温度升高,平衡常数K________(填“增大”、“不变”或“减小”)。
(4)恒容条件下,下列措施中能使增大的有____________。
a.降低温度
b.充入He气
c.再充入1 mol CO和2 mol H2
d.使用催化剂

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

某实验小组用0.50 mol·L-1 NaOH溶液和0.50 mol·L-1硫酸溶液进行中和热的测定。
Ⅰ.配制0.50 mol·L-1 NaOH溶液
(1)若实验中大约要使用245 mL NaOH溶液,至少需要称量NaOH固体      g。 
(2)从下图中选择称量NaOH固体所需要的仪器是(填字母):             。 

名称
托盘天平
(带砝码)
小烧杯
坩埚钳
玻璃棒
药匙
量筒
仪器






序号
a
b
c
d
e
f
Ⅱ.测定稀硫酸和稀氢氧化钠中和热的实验装置如图所示。

(1)写出该反应中和热的热化学方程式:(中和热为57.3 kJ·mol-1                                                             
(2)取50 mL NaOH溶液和30 mL硫酸溶液进行实验,实验数据如下表。
温度
实验次数 
起始温度t1/℃
终止温度t2/℃
温度差
平均值
(t2-t1)/℃
H2SO4
NaOH
平均值
1
26.2
26.0
26.1
29.6
 
2
27.0
27.4
27.2
31.2
 
3
25.9
25.9
25.9
29.8
 
4
26.4
26.2
26.3
30.4
 
 
①上表中的温度差平均值为           
②近似认为0.50 mol·L-1 NaOH溶液和0.50 mol·L-1硫酸溶液的密度都是1 g·cm-3,中和后生成溶液的比热容c="4.18" J·(g·℃)-1。则中和热ΔH=            (取小数点后一位)。 
③上述实验数值结果与57.3 kJ·mol-1有偏差,产生偏差的原因可能是(填字母)    。 
a.实验装置保温、隔热效果差
b.量取NaOH溶液的体积时仰视读数
c.分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中
d.用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),反应过程的能量变化如图所示。已知1 mol SO2(g)氧化为1 mol SO3(g)的ΔH=-99 kJ/mol。

请回答下列问题:
(1)图中A、C分别表示__________、__________,E的大小对该反应的反应热有无影响?____________。该反应通常用V2O5作催化剂,加V2O5会使图中B点升高还是降低?___________。
(2)图中ΔH=__________kJ/mol;
(3)如果反应速率v(SO2)为0.05 mol/(L·min),则v(O2)=____mol/(L·min)
(4)已知单质硫的燃烧热为296 kJ/mol,计算由S(s)生成3 mol SO3(g)的ΔH=_ 

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