Question

运用化学反应原理研究氮、氧等单质及其化合物的反应有重要意义。

（1）已知：1/2O₂(g)=1/2O₂⁺(g)+1/2e-   △H₁=587.9kJ/mol    K₁

PtF₆(g)+e^-=PtF₆^-(g)    △H₂=-771.1kJ/mol   K₂

O₂⁺PtF₆^-(s)=O₂⁺(g)+PtF₆^-(g)    △H₃=482.2kJ/mol  K₃

则反应O₂(g)+PtF₆(g)=O₂⁺PtF₆^-(s)的△H=________，K=_______(用K₁、K₂、K₃表示)

（2）一定条件下，铁可以和CO₂发生反应：Fe(s)＋CO₂(g) FeO(s)+CO(g)，已知该反应的平衡常数K 与温度T 的关系如图甲所示。

①T℃、p Pa压强下，在体积为VL的容器中进行反应，下列能说明反应达到平衡状态的是_____。

A．混合气体的平均相对分子质量不再变化

B．容器内压强不再变化

C．v_正(CO₂)=v_逆(FeO)

②T₁温度下，向体积为VL的密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的CO₂，反应过程中CO和CO₂物质的量与时间的关系如图乙所示．则CO₂的平衡转化率为_____，平衡时混合气体的密度与起始时气体的密度之比为_______。

（3）在恒温条件下起始时容积均为5L的甲、乙两密闭容器中(甲为恒容容器、乙为恒压容器)，均进行反应：N₂+3H₂2NH₃，有关数据及特定平衡状态见下表。

容器	起始投入	达平衡时
甲	2molN2	3molH2	0molNH3	1.5molNH3	同种物质的体积分数相同
乙	amolN2	bmolH2	0molNH3	1.2molNH3

起始时乙容器中的压强是甲容器的____倍。

Answer

（1）-77.5kJ/mol；；（2）①A；②2/3；25:33；（3）0.8

【解析】

试题分析：（1）已知：①1/2O2(g)=1/2O2+(g)+1/2e- △H1=587.9kJ/mol K1

②PtF6(g)+e-=PtF6-(g) △H2=-771.1kJ/mol K2

③O2+PtF6-(s)=O2+(g)+PtF6-(g) △H3=482.2kJ/mol K3

据盖斯定律，①×2+②-③得：O2(g)+PtF6(g)=O2+PtF6-(s)的△H=-77.6kJ/mol。根据化学平衡常数的定义可知：；，，。（2） ①一定条件下，铁可以和CO2发生反应：Fe(s)＋CO2(g) FeO(s)+CO(g)，该反应的反应前后气体质量不相等的反应前后气体的物质的量不变的反应。A．混合气体的平均相对分子质量不再变化，说明气体的质量不再发生变化，反应处于平衡状态，正确； B．由于该反应是反应前后气体的物质的量不变的反应，因此在任何时刻容器内压强都不发生变化，因此不能据此判断反应是否处于平衡状态，错误；C．FeO是固体，浓度不变，因此不能表示反应速率，错误；②T1温度下，向体积为VL的密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的CO2，假设反应开始时CO2物质的量是x，反应过程中改变的物质的量是y，则平衡时，n(CO2)=(x-y)mol，n(CO)=y，由于在温度是T1时化学平衡常数K=2，所以y/(x-y)=2，所以y/x=2/3，二氧化碳转化率是=；平衡时混合气体的密度与起始时气体的密度之比为气体摩尔质量之比=：44=25/33，（3）在恒温条件下起始时容积均为5L的甲、乙两密闭容器中(甲为恒容容器、乙为恒压容器)，均进行反应：N2+3H22NH3，达到平衡时同种物质的体积分数相同，说明二者是等效平衡。假设乙容器体积V，(1.5mol÷5L)=1.2mol÷V，所以V=4L。对于甲来说，达到平衡时产生氨气的物质的量是1.5mol，则反应消耗N2的物质的量是0.75mol，消耗氢气的物质的量是2.25mol，则平衡时n(N2)= 1.25mol，n(H2)= 0.75mol；n(NH3)= 1.5mol；对于乙容器来说，平衡时产生NH3的物质的量是1.2mol，则反应消耗N2物质的量是0.6mol，消耗氢气的物质的量是1.8mol，所以平衡时n(N2)=( a-0.6)mol；n(H2)=(b-1.8)mol, n(NH3)= 1.2mol；1.25mol÷5L=( a-0.6)mol÷4L，解得a=1.6mol；0.75mol÷5L=( b-1.8)mol÷4L，解得b=2.4mol；起始时乙容器中的压强是甲容器的倍数 =0.8

考点：考查盖斯定律的应用、化学平衡常数的关系、化学平衡状态的判断、等效平衡即应用的知识。