解题思路:(1)反应的方程式为N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g),依据化学平衡三段式列式计算得到;恒压容器中压强大于恒容容器中,平衡正向进行,转化率增大;
(2)①a.该反应正反应是气体物质的量减小的反应,恒温恒容下条件下,压强不变,说明到达平衡;
b.该反应正反应是气体体积减小的反应,增大压强平衡向正反应进行;
c.恒容条件下,反应混合气体的总质量不变,密度始终不变;
d.由图可知,在t2时,改变条件平衡向正反应移动,t3时到达平衡,t4时瞬间正反应速率不变,逆反应速率减小,平衡向正反应进行,应是NO2降低的浓度;
②升高温度平衡向逆反应进行,平衡时二氧化氮的含量增大,温度越高反应速率越快,到达平衡的时间越短,据此作出二氧化氮含量与时间关系草图,据此判断.
(3)①根据盖斯定律,由已知热化学方程式乘以适当的系数进行加减,反应热也乘以相应的系数并进行相应的运算;
②根据n=[m/M]计算NO2的物质的量,反应中只有NO2中N元素化合价发生变化,发生歧化反应,有生成NO3-,根据注意电子数计算生成NO3-的物质的量,再根据电子转移守恒计算N元素在还原产物中的化合价,判断还原产物,据此书写;
(4)从横坐标上一点,画一条平行于纵坐标的虚线,看相同压强下不同温度时CO的平衡转化率,温度越低转化率越低,说明,升温时平衡向逆向移动.
(1)N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)
开始(mol) 1 3 0
转化(mol) x 3x 2x
平衡(mol)1-x 3-3x 2x
[1−x+3−3x+2x/1+3]=[15/16],
x=0.125,
N2的转化率a1=[0.125mol/1mol]×100%=12.5%,
正反应是气体体积减小的反应,容器压强恒定,相当于在恒容的条件下增大压强,平衡向正反应进行,氮气的转化率增大,所以a2>a1,
故答案为:12.5%;>;
(2)①a.该反应正反应是气体物质的量减小的反应,恒温恒容下条件下,压强不变,说明到达平衡,故a正确;
b.正反应是吸热反应,升高温度平衡向正反应移动,在t2时,正、逆速率都增大,且正反应速率增大更多,平衡向正反应移动,但该反应正反应是气体体积减小的反应,增大压强平衡也向正反应进行,故t2时为升高温度或增大压强,故b错误;
c.恒容条件下,反应混合气体的总质量不变,密度始终不变,所以不能说明反应达到平衡状态,故c错误;
d.由图可知,在t2时,改变条件平衡向正反应移动,t3时到达平衡,t4时瞬间正反应速率不变,逆反应速率减小,平衡向正反应进行,应是NO2降低的浓度,故容器内NO2的体积分数在t3时值的最大,故d正确;
故选ad;
②升高温度平衡向逆反应进行,平衡时二氧化氮的含量增大,温度越高反应速率越快,到达平衡的时间越短,据此作出二氧化氮含量与时间关系草图为
,由图可知,t1时刻a1=a2,t1时刻之前a1>a2,t1时刻之后a1<a2,故答案为:D;
(3)①已知:Ⅰ、2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=-483.5kJ/mol
Ⅱ、N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)△H=+133kJ/mol
由盖斯定律可知,Ⅰ×2-Ⅱ得4H2(g)+2NO2(g)=N2(g)+4H2O(g),
故△H=2×(-483.5kJ/mol)-133kJ/mol=-1100kJ/mol,
故热化学方程式为:4H2(g)+2NO2(g)=N2(g)+4H2O(g)△H=-1100kJ/mol,
故答案为:4H2(g)+2NO2(g)=N2(g)+4H2O(g)△H=-1100kJ/mol;
②9.2gNO2的物质的量=[9.2g/46g/mol],反应中只有NO2中N元素化合价发生变化,发生歧化反应,有生成NO3-,
0.2mol二氧化氮转移电子的物质的量是0.1mol,故生成的NO3-的物质的量为[0.1mol/5−4]=0.1mol,故被还原的氮原子物质的量为0.2mol-0.1mol=0.1mol,令N元素在还原产物中的化合价为x价,则0.1mol×(4-x)=0.1mol,解得x=+3,故还原产物为NO2-,且生成的NO3-和NO2-物质的量之比为1:1,同时反应生成CO2,故二氧化氮和碳酸钠溶液反应的离子反应方程式为:2NO2+CO32-=NO3-+NO2-+CO2,故答案为:2NO2+CO32-=NO3-+NO2-+CO2;
(4)从横坐标上一点,画一条平行于纵坐标的虚线,看相同压强下不同温度时CO的平衡转化率,温度越低转化率越低,说明,升温时平衡向逆向移动,正反应为放热反应,△H<0,故答案为:<.
点评:
本题考点: 化学平衡的计算;化学平衡状态的判断;转化率随温度、压强的变化曲线.
考点点评: 本题是一道很好的综合试题,适合当前的高考思路,综合性强.同时考查了学生的识图能力.这是学生必备的能力,题目难度中等.