Question

【题目】氮的化合物用途广泛。回答下列问题：

（1）在一定条件下，氮气能和水蒸气反应生成氨气和氧气2N2（g）＋6H2O（g）=4NH3（g）＋3O2（g）△H，与该反应相关的化学键键能数据如下：

化学键	N≡N	H—O	N—H	O=O
E（kJ/mol）	946	463	391	496

则该反应的△H＝________kJ·mol-1。

（2）在恒容密闭容器中充入2 mol N2O5与1molO2发生反应4NO2 (g) + O2 (g) 2N2O5 (g) △H。

①已知在不同温度下测得N2O5的物质的量随时间的变化如图所示，该反应的△H_____0（填“＞”“＜”或“＝”）。高温下该反应能逆向自发进行，其原因是___________________。

②下列有关该反应的说法正确的是_______（填标号）。

A．扩大容器体积，平衡向逆反应方向移动，混合气体颜色变深

B．恒温恒容，再充入2 mol NO2和1molO2，再次达到平衡时，NO2的转化率增大

C．恒温恒容，当容器内的密度保持不变时，反应达到了平衡状态

D．若该反应的平衡常数增大，则一定是降低了温度

（3）N2O5是一种新型绿色硝化剂，其制备可以用硼氢化钠燃料电池作电源，采用电解法制备得到N2O5，工作原理如图所示。则硼氢化钠燃料电池的负极反应式为_________。

（4）X、Y、Z、W分别是HNO3、NH4NO3、NaOH、NaNO2四种强电解质中的一种。下表是常温下浓度均为0．01molL—1的X、Y、Z、W溶液的pH。将X、Y、Z各1mol同时溶于水中得到混合溶液，则混合溶液中各离子的浓度由大到小的顺序为________。

0．01molL—1的溶液	X	Y	Z	W
pH	12	2	8.5	4.5

（5）氮的氧化物与悬浮在大气中的海盐粒子相互作用时，涉及如下反应：

I：2NO2(g)+NaCl(s) NaNO3 (s)+ClNO(g) K1

Ⅱ：2NO(g)+Cl2 (g) 2CNO(g) K2

①4NO2（g）＋2NaCl（s）2NaNO3（s）＋2NO（g）＋Cl2（g）的平衡常数K＝____（用K1、K2表示）。

②在恒温条件下，向2L恒容密闭容器中加入0．2 mol NO和0．1 mol Cl2，10min时反应Ⅱ达到平衡，测得10min内v(ClNO)＝7.5×10-3molL-1min-1，则平衡时NO的转化率α1=____；若其他条件不变，反应Ⅱ在恒压条件下进行，平衡时NO的转化率α2__α1（填“＞”“＜”或“＝”）。

Answer 1

【答案】+1268 < 逆反应方向的△S>0 BD BH4－+8OH－ 8e－= BO2－+6H2O c(Na+)>c(NO3)>c(NO2)>c(OH)>c(H+) 75% >

【解析】

（1）旧键断裂吸收的能量减去新键生成释放的能量值即为反应热，1mol N2含有1mol N≡N，1 mol H2含有2 mol H-O，1mol NH3含有3 mol N-H，依据△H=反应物的总键能-生成物的总键能进行计算；
（2）①结合图1和“先拐先平数值大”的原则可知，温度Ⅰ<Ⅱ，再根据图像中温度升高时N2O5的物质量变化，判断温度升高时平衡移动方向，得出反应焓变，又自由能 = △H-T△S<0时，反应能够自发进行，据此分析作答；
②

A. 扩大容器体积，平衡逆向移动，但各组分浓度都减小；
B. 恒温恒容下，再充入2 mol NO2和1 mol O2，相当于加压，平衡正向移动；
C. 容器体积不变，气体质量不变；
D. 正反应放热，降温平衡正向移动；
（3）由图2可知，原电池工作时Na+向正极移动，则原电池的左侧为负极，BH4－在碱性条件发生氧化反应生成BO2－；
（4）X、Y、Z各1 molL-1同时溶于水中制得混合溶液，溶液中的溶质为等物质的量浓度的硝酸钠和亚硝酸钠，亚硝酸钠能水解而使溶液呈碱性，则c（OH-）> c（H+），钠离子和硝酸根离子都不水解，但盐类水解较微弱，所以离子浓度大小关系是c（Na+）>c（NO3-）>c（NO2-）>c（OH-）>c（H+）；
（5）①已知：Ⅰ：2NO2（g）+NaCl（s）NaNO3（s）+ClNO（g），
Ⅱ：2NO（g）+Cl2（g）2ClNO（g），
根据盖斯定律Ⅰ×2-Ⅱ可得：4NO2（g）+2NaCl（s）2NaNO3（s）+2NO（g）+Cl2（g），则该反应平衡常数为①的平衡常数平方与②的商；
②测得10min内v（ClNO）=7.5×10-3 molL-1min-1，则△n（ClNO）=7.5×10-3 molL-1min-1×10min×2L = 0.15 mol，由方程式计算参加反应NO、氯气的物质的量，进而计算平衡时氯气的物质的量、NO的转化率；根据等效思想分析作答。

(1)△H=反应物的总键能-生成物的总键能= 2×946 kJ/mol+12×463 kJ/mol 12×391 kJ/mol 3×496 kJ/mol = +1268 kJ/mol，

故答案为：+1268；

(2)①由图1可知，温度Ⅱ>Ⅰ，升高温度时升高时N2O5的物质量减小，说明平衡逆向移动，说明正反应放热，即△H<0；该反应的正反应放热，则逆反应吸热，△H>0，若逆反应能够自发进行，则其△HT△S<0，必须要△S>0，

故答案为：<；逆反应方向的△S>0；

②

A. 扩大容器体积，无论平衡怎样移动，各组分浓度都减小，混合气体颜色变浅，故A项错误；

B. 该反应的正反应方向是气体分子数减少的方向。与开始加入比例相同加入反应物对反应物的转化率的影响与加压的影响相同，平衡正向移动，反应物转化率增大，故B项正确；

C. 容器中气体密度始终不变，所以密度不变不能说明反应达到平衡状态，故C项错误；

D. 该反应为放热反应，降温平衡正向移动，化学平衡常数增大，故D项正确；

故答案为：BD；

(3)由图2可知，硼氢化钠燃料电池的左侧为负极，BH4－在碱性条件发生氧化反应生成BO2－，电极反应式为：BH4－+8OH－ 8e－= BO2－+6H2O，

故答案为：BH4－+8OH－ 8e－= BO2－+6H2O；

(4)X、Y、Z各1molL1同时溶于水中制得混合溶液，溶液中的溶质为等物质的量浓度的硝酸钠和亚硝酸钠，亚硝酸钠能水解而使溶液呈碱性，则c(OH)>c(H+),钠离子和硝酸根离子都不水解，但盐类水解较微弱，所以离子浓度大小关系是c(Na+) > c(NO3) > c(NO2) > c(OH) > c(H+)，

故答案为：c(Na+)>c(NO3)>c(NO2)>c(OH)>c(H+)；

(5) I：2NO2(g)+NaCl(s) NaNO3 (s)+ClNO(g) K1

Ⅱ：2CNO(g) K2

根据盖斯定律，Ⅰ×2Ⅱ可得4NO2（g）+2NaCl（s）2NaNO3（s）+2NO（g）+Cl2（g），则该反应平衡常数K = ，

故答案为：；

(2)测得10min内v (ClNO) = 7.5×103 molL1min1，则△n(ClNO) = 7.5×103molL1min× 10 min × 2 L = 0.15 mol，

由方程式可知，参加反应氯气的物质的量为0.15 mol× = 0.075 mol，故平衡时氯气的物质的量为0.1 mol 0.075 mol = 0.025 mol；

参加反应NO物质的量为0.15 mol，则NO的转化率为 × 100% = 75 %；

正反应为气体物质的量减小的反应，恒温恒容下条件下，到达平衡时压强比起始压强小，其他条件保持不变，反应(Ⅱ)在恒压条件下进行,等效为在恒温恒容下的平衡基础上增大压强，平衡正向移动，NO转化率增大，故转化率α2 > α1；

故答案为：75%；>。