Question

【题目】用NH3催化还原NxOy可以消除氮氧化物的污染．
已知：反应Ⅰ：4NH3（g）+6NO（g）5N2（g）+6H2O（l）△H1
反应Ⅱ：2NO（g）+O2（g）2NO2（g）△H2 （且|△H1|=2|△H2|）
反应Ⅲ：4NH3（g）+6NO2（g）5N2（g）+3O2（g）+6H2O（l）△H3
反应I和反应II在不同温度时的平衡常数及其大小关系如表

温度/K	反应I	反应II	已知： K2＞K1＞K2′＞K1′
298	K1	K2
398	K1′	K2′

（1）推测反应Ⅲ是反应（填“吸热”或“放热”）
（2）相同条件下，反应I在2L密闭容器内，选用不同的催化剂，反应产生N2的量随时间变化如图所示．

①计算0～4分钟在A催化剂作用下，反应速率v（NO）=
②下列说法正确的是 ．
A．该反应的活化能大小顺序是：Ea（A）＞Ea（B）＞Ea（C）
B．增大压强能使反应速率加快，是因为增加了活化分子百分数
C．单位时间内H﹣O键与N﹣H键断裂的数目相等时，说明反应已经达到平衡
D．若在恒容绝热的密闭容器中发生反应，当K值不变时，说明反应已经达到平衡
（3）一定条件下，反应II达到平衡时体系中n（NO）：n（O2）：n（NO2）=2：1：2．在其它条件不变时，再充入NO2气体，分析NO2体积分数﹣﹣φ（NO2）的变化情况：（填“变大”、“变小”或“不变”）恒温恒压容器，φ（NO2）；恒温恒容容器，φ（NO2） ．
（4）一定温度下，反应III在容积可变的密闭容器中达到平衡，此时容积为3L，c（N2）与反应时间t变化曲线X如图所示，若在t1时刻改变一个条件，曲线X变为曲线Y或曲线Z．则：

①变为曲线Y改变的条件是 ． 变为曲线Z改变的条件是
②若t2降低温度，t3达到平衡，请在图中画出曲线X在t2﹣t4内 c（N2）的变化曲线．

Answer 1

【答案】
（1）吸热
（2）0.375mol?L﹣1?min﹣1；CD
（3）不变；变大
（4）加入催化剂；将容器的体积快速压缩至2L；
【解析】解：（1）已知K1＞K1′，说明随温度升高，K减小，则反应Ⅰ为放热反应，△H1＜0；K2＞K2′，说明随温度升高，K减小，则反应II为放热反应，△H2＜0；反应I﹣反应II×3得到反应III，则△H3=△H1﹣3△H2 ， 已知|△H1|=2|△H2|，所以△H3=△H1﹣3△H2=|△H2|＞0，即反应III为吸热反应，所以答案是：吸热；（2）①已知4分钟时氮气为2.5mol，则消耗的NO为3mol，所以v（NO）= = =0.375molL﹣1min﹣1 ， 所以答案是：0.375molL﹣1min﹣1；
②A．相同时间内生成的氮气的物质的量越多，则反应速率越快，活化能越低，所以该反应的活化能大小顺序是：Ea（A）＜Ea（B）＜Ea（C），故A错误；
B．增大压强能使反应速率加快，是因为增大了活化分子数，而活化分子百分数不变，故B错误；
C．单位时间内H﹣O键断裂表示逆速率，N﹣H键断裂表示正速率，单位时间内H﹣O键与N﹣H键断裂的数目相等时，则消耗的NH3和消耗的水的物质的量之比为4：6，则正逆速率之比等于4：6，说明反应已经达到平衡，故C正确；
D．该反应为放热反应，恒容绝热的密闭容器中，反应时温度会升高，则K会减小，当K值不变时，说明反应已经达到平衡，故D正确；
所以答案是：CD；（3）一定条件下，反应II2NO（g）+O2（g）2NO2（g）达到平衡时体系中n（NO）：n（O2）：n（NO2）=2：1：2．在其它条件不变时，恒温恒压条件下，再充入NO2气体，则与原来的平衡为等效平衡，则NO2体积分数与原来平衡相同；若恒温恒容容器中，再充入NO2气体，容器中压强增大，与原来平衡相比较，平衡正向移动，则NO2体积分数变大；
所以答案是：不变；变大；（4）①分析图象可知曲线X变化为曲线Y是缩短反应达到平衡的时间，最后达到相同平衡状态，反应中体积是可变的，已知是恒压容器，说明改变的是加入了催化剂；
当曲线X变为曲线Z时N2物质的量浓度增大，可变容器中气体体积和浓度成反比，曲线X，体积为3L，N2浓度为3mol/L，改变条件当曲线X变为曲线Z时，N2浓度为4.5mol/L，则体积压缩体积为：3：V=4.5：3，V=2L，所以将容器的体积快速压缩至2L符合；
所以答案是：加入催化剂；将容器的体积快速压缩至2L；
图象分析曲线X变化为曲线Y是缩短反应达到平衡的时间，最后达到相同平衡状态，体积是可变得是恒压容器，说明改变的是加入了催化剂；当曲线X变为曲线Z时N2物质的量增大，反应是气体体积不变的反应，可变容器中气体体积和浓度成反比，气体物质的量不变；
②反应III为吸热反应，若t2降低温度，则平衡逆向移动，氮气的浓度减小，在t3达到平衡，曲线X在t2﹣t4内 c（N2）的变化曲线为
，
所以答案是： ．
【考点精析】本题主要考查了化学平衡状态本质及特征的相关知识点，需要掌握化学平衡状态的特征：“等”即 V正=V逆>0；“动”即是动态平衡，平衡时反应仍在进行；“定”即反应混合物中各组分百分含量不变；“变”即条件改变，平衡被打破，并在新的条件下建立新的化学平衡；与途径无关，外界条件不变，可逆反应无论是从正反应开始，还是从逆反应开始，都可建立同一平衡状态（等效）才能正确解答此题．