Question

【题目】研究氮及其化合物的转化在实际工业生产、生活中具有重要的意义。

（1）已知工业上合成氨N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的能量变化如图所示，在一定温度下，向2 L的恒容密闭容器中投入2.2 mol N2和2.6 mol H2，经10 min达到平衡，测得以氢气表示的平均速率为0.03mol·L-1·min-1

①该反应的热效应△H=______________

②反应达到平衡后放出的热量为__________kJ，此时N2的转化率为___________；在该温度下，反应的平衡常数K=__________

（2）利用炽热的活性炭可以处理NO2，反应原理为2C(s)+2NO2(g)2CO2(g)+N2(g)，一定温度下，将一定量的活性炭和NO2加入一恒容密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是________(填序号)。

Answer 1

【答案】 -92 kJ·mol-1 18.4 9.1% 0.04 L2·mol-2 BC

【解析】（1）①由图像得到反应物比生成物的能量高92kJ，所以反应的焓变为-92 kJ·mol-1。

②以氢气表示的平均速率为0.03mol·L-1·min-1，所以反应的氢气为0.03mol·L-1·min-1×2 L×10 min = 0.6 mol。N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92 kJ·mol-1所以每反应3mol氢气的放热为92kJ，反应0.6mol氢气的放热为18.4kJ。反应的氢气为0.6mol，则反应的氮气为0.2mol，转化率为0.2÷2.2＝9.1%。

N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)

起始：2.2 2.6 0

反应：0.2 0.6 0.4

平衡： 2 2 0.4 （单位为mol）

所以氮气、氢气、氨气的浓度分别为：1mol/L、1mol/L、0.2mol/L，平衡常数 L2·mol-2。

（2）平衡常数只与温度有关，温度不变平衡常数应该不变化，所以图像A错误。随着反应进行，正反应速率减小，逆反应速率增大，正逆反应速率相等时，反应达平衡，所以图像B正确。随着反应进行，将固体C转化为气体，所以气体质量增加，容器体积不变，所以密度增大。反应达平衡以后，各物质的质量不变，所以密度不再改变，图像C正确。随着反应进行，NO2减少，N2增加，所以两者的比例应该减小，图像D错误。