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题目
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氮有多种氧化物,其中N2O5是一种新型硝化剂,其性质和制备收到人们的关注。
(1)一定温度下,在恒容密闭容器中N2O5可发生下列反应:2N2O5(g) 4NO2(g)+O2(g) ;⊿H>0
①反应达到平衡后,若再通入一定量氩气,则N2O5的转化率将___(填“增大”、“减小”、“不变”)。
②下表为反应在T1温度下的部分实验数据:
t/s
0
500
1000
c(N2O5)/mol·L—1
5.00
3.52
2.48
则500s内N2O5的分解速率为______________。
③一定温度下,在2L恒容密闭容器中加入2mol N2O5,达到平衡时,气体的压强为原来的,(不考虑NO2聚合成N2O4),则N2O5的转化率a1     ,该温度下反应的平衡常数K=_______。
(2)如图所示装置可用于制备N2O5,则N2O5在电解池的__________区生成,其电极反应式为_________________________________。

(3)如图:V(NO):V(O2)=3:1。当抽去NO和O2之间的隔板后,NO和O2反应后成NO2,部分NO2聚合成N2O4(N2O4此时为气态)。当体系达到平衡后,U形毛细管两端汞面高度差由反应前10cm变为7.1cm。假设温度不变,且隔板及U形毛细管的体积都忽略不计,此时混合气体的平均相对分子质量为__________。
答案
(1)①不变;②0.00296 mol· L-1· s-1;③1/3;2/27;(2)阳极;N2O4 - 2e- + 2HNO3= 2N2O5 + 2H+
(3)42.9
解析

试题分析:(1)①一定温度下,在恒容密闭容器中,反应达到平衡后,若再通入一定量氩气,反应混合气的浓度不变,反应速率不变,平衡不移动,则N2O5的转化率不变;②根据v=△c/△t,将题给数据代入计算,500s内N2O5的分解速率为0.00296mol· L-1· s-1;③等温等容的条件下,压强之比等于气体的物质的量之比,根据三行式进行计算,设转化的O2的浓度为x
2N2O5(g) 4NO2(g)+O2(g)
起始浓度(mol/L) 1            0       0
转化浓度(mol/L) 2x           4x      x
平衡浓度(mol/L)(1-2x)         4x      x
依题意得,(1+3x)/1=3/2,   x=1/6;N2O5的转化率a1=1/3;将题给数据代入平衡常数表达式
K=c(O2) c4(NO2)/ c2(N2O5)计算得K=2/27;
(2)根据题给装置可知,是利用N2O4来制备N2O5,氮元素的化合价由+4价升高到+5价,发生氧化反应,则N2O5在电解池的阳极区生成,其电极反应式为:N2O4 - 2e- + 2HNO3= 2N2O5 + 2H+
(3)设反应前NO为3mol,O2为1mol,混合气的总物质的量为4mol,总质量为122g, 根据阿伏伽德罗定律知,等温等容的条件,压强之比等于气体的物质的量之比,结合题给信息,n/n=7.1/10;
n=2.84mol,M=122g/2.84mol=42.9g/mol,相对分子质量为42.9.
核心考点
试题【氮有多种氧化物,其中N2O5是一种新型硝化剂,其性质和制备收到人们的关注。(1)一定温度下,在恒容密闭容器中N2O5可发生下列反应:2N2O5(g) 4NO2(】;主要考察你对化学平衡状态的判断等知识点的理解。[详细]
举一反三
化学中常用图像直观地描述化学反应的进程或结果。下列图像描述正确的是(  )
A.根据图①可判断可逆反应A2(g)+3B2(g)2AB3(g)的ΔH>0
B.图②表示压强对可逆反应2A(g)+2B(g)3C(g)+D(s)的影响,乙的压强大
C.图③可表示乙酸溶液中通入氨气至过量过程中溶液导电性的变化
D.根据图④,若除去CuSO4溶液中的Fe3+可采用向溶液中加入适量CuO,至pH约为4

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在某一恒温体积可变的密闭容器中发生如下反应:A(g)+B(g)2C(g) ΔH < 0。t1时刻达到平衡后,在t2时刻改变某一条件,其反应过程如图。下列说法正确的是
A.0~t2时,v>v
B.Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时,A的体积分数Ⅰ>Ⅱ
C.t2时刻改变的条件可以是向密闭容器中加C
D.Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时,平衡常数I<Ⅱ

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甲醇被称为2l世纪的新型燃料,工业上通过下列反应I和II,用CH4和H2O为原料来制备甲醇:
CH4(g)+H2O(g)  CO(g)+3H2 (g)……I   CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ……II。
(1)将1.0 mol CH4和2.0 mol H2O(g)通入容积为100L反应室,在一定条件下发生反应I,CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图。

①已知100℃时达到平衡所需的时间为5min,则用H2表示的平均反应速率为____________________。
②图中的P1_________P2(填“<”、“>”或“=”),100℃时平衡常数的值为__________ 。
(2)在压强为0.1 MPa条件下, 将a mol CO与 3a mol H2的混合气体在催化剂作用下,自发反应Ⅱ,生成甲醇。
③该反应的△H ____ 0;若容器容积不变,下列措施可增加甲醇产率的是________。
A.升高温度B.将CH3OH(g)从体系中分离
C.充入He,使体系总压强增大D.再充入1mol CO和3mol H2
④为了寻找合成甲醇的温度和压强的适宜条件,某同学设计三组实验,部分实验条件已经填在下面实验设计表中。
实验编号
T(℃)
N(CO)/n(H2)
P(Mpa)
i
150
1/3
0.1
ii
 
 
5
iii
350
 
5
 
a.请在上表空格中填入剩余的实验条件数据。
b.根据反应II的特点,在给出的坐标图中,画出在5MPa条件下CO的转化率随温度变化的趋势曲线示意图,并标明压强。

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工业上一般在恒容密闭容器中采用下列反应合成甲醇:
CO(g)+2H2(g)  CH3OH(g)+Q
(1)能判断反应达到平衡状态的依据是(填字母序号,下同)________。
A.生成CH3OH的速率与消耗CO的速率相等B.混合气体的密度不变
C.混合气体的平均相对分子质量不变D.CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化
(2)下表所列数据是反应在不同温度下的化学平衡常数(K)。
温度
250℃
300℃
350℃
K
2.041
0.270
0.012
 
①由表中数据判断该反应Q________(填“>”、“=”或“<”)0;
②某温度下,将2 mol CO和6 mol H2充入2 L的密闭容器中,充分反应后,达到平衡时测得c(CO)=0.2 mol/L,则CO的转化率为________,此时的温度为________。
(3)要提高CO的转化率,可以采取的措施是________。
a.升温;b.加入催化剂;c.增加CO的浓度;d.加入H2加压;e.加入惰性气体加压;f.分离出甲醇
(4)寻找合适的催化剂来改善上述合成甲醇的条件一直是研究课题。现分别对X、Y、Z三种催化剂进行如下实验(其他条件均相同):
①X在T1℃时催化效率最高,能使正反应速率加快约3×105倍;
②Y在T2℃时催化效率最高,能使正反应速率加快约3×105倍;
③Z在T3℃时催化效率最高,能使逆反应速率加快约1×106倍;
已知:T1>T2>T3,根据上述信息,你认为在生产中应该选择的适宜催化剂并简述理由:___________________________________________________。
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已知:CO2(g) + 3H2(g)  CH3OH(g) + H2O(g)  ΔH=-49.0 kJ•mol-1。一定条件下,向体积为2 L的密闭容器中充入2 mol CO2和6 mol H2,测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化曲线如图所示。下列叙述中,正确的是
A.10min后,升高温度能使增大
B.反应达到平衡状态时,CO2的平衡转化率为75%
C.3 min时,用CO2的浓度表示的正反应速率等于用CH3OH的浓度表示的逆反应速率
D.从反应开始到平衡,H2的平均反应速率υ(H2)=0.075 mol·L-1•min-1

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