Question

18．工业上烟气脱氮的原理 NO（g）+NO₂（g）+2NH₃（g）?2N₂（g）+3H₂O（g）+Q（Q＞0）
（1）该反应化学平衡常数 K 的表达式为$\frac{{c}^{2}（{N}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}O）}{c（NO）c（N{O}_{2}）{c}^{2}（N{H}_{3}）}$．
如果平衡常数 K 值增大，对逆反应（填“正反应”或“逆反应”）的速率影响更大．
（2）若反应在恒容条件下进行，能说明反应已经达到平衡状态的是bd（填序号）
a．容器内混合物的质量不变                             
b．容器内气体的压强不变
c．反应消耗 0.5mol NO 的同时生成 1mol N₂
d．NO₂的浓度不变
（3）向 2L 密闭容器中加入反应物，10min 后达到平衡，测得平衡时气体的物质的量增加了 0.2mol，则用
H₂O（g）表示的平均反应速率为0.03mol/（L•min）．
（4）如图是 P₁压强下 NO 的转化率随反应时间（t）的变化图，请在图中画出其他条件不变情况下，压强为
P₂（P₂＞P₁）下 NO 的转化率随反应时间变化的示意图．
（5）写出反应物中的氨气的电子式；其空间构型为三角锥形；它常用来生产化肥 NH₄Cl．NH₄Cl 溶液显酸性；
常温下将等体积等浓度的氨水和NH₄Cl溶液混合，pH＞7，溶液中 NH₃•H₂O、H⁺、OH^-、NH₄⁺、Cl ^一浓度由大到小的关系是c（NH₄⁺）＞c（Cl^-）＞c（NH₃•H₂O）＞c（OH^-）＞c（H⁺）．

Answer 1

分析 （1）平衡常数K=$\frac{生成物平衡浓度幂次方乘积}{反应物平衡浓度幂次方乘积}$；反应为放热反应，升温平衡向吸热反应方向进行；
（2）可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各组分的浓度不再变化，据此进行判断；
（3）化学反应速率v=$\frac{△c}{△t}$；
（4）压强为P₂（P₂＞P₁）下，压强越大平衡逆向进行，NO 的转化率减小；压强越大反应速率大，达到平衡所需时间少，据此画出变化图象；
（5）NH₃属于共价化合物，不存在离子键，分子中存在3对共用电子对，氮原子最外层为8个电子，氯化铵是强酸弱碱盐水解溶液显酸性，常温下将等体积等浓度的氨水和NH₄Cl溶液混合，pH＞7，一水合氨电离程度大于铵根离子的水解程度．

解答 解：（1）NO（g）+NO₂（g）+2NH₃（g）?2N₂（g）+3H₂O（g）+Q（Q＞0），反应的平衡常数K=$\frac{{c}^{2}（{N}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}O）}{c（NO）c（N{O}_{2}）{c}^{2}（N{H}_{3}）}$，反应为放热反应，升温平衡向吸热反应方向进行，平衡逆向进行，如果平衡常数 K 值增大，说明是降低温度平衡正向进行，对逆反应速率影响大，
故答案为：$\frac{{c}^{2}（{N}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}O）}{c（NO）c（N{O}_{2}）{c}^{2}（N{H}_{3}）}$；逆反应；
（2）a．容器内混合物的质量始终不变，质量不变不能说明正逆反应速率相同，故a错误；
b．反应前后气体物质的量变化，当容器内气体的压强不变，说明反应大多平衡状态，故b正确；
c．反应消耗 0.5mol NO 的同时生成 1mol N₂，只能说明反应正向进行，不能说明反应大多平衡状态，故c错误；
d．NO₂的浓度不变是平衡标志，故d正确；
故答案为：bd；
（3）向 2L 密闭容器中加入反应物，10min 后达到平衡，测得平衡时气体的物质的量增加了 0.2mol，依据化学反应电离关系，反应前后气体物质的量增加，
NO（g）+NO₂（g）+2NH₃（g）?2N₂（g）+3H₂O（g），△n
                                                                   3                  1
                                                                   n                 0.2mol
n=0.6mol则用H₂O（g）表示的平均反应速率v=$\frac{\frac{0.6mol}{2L}}{10min}$=0.03mol/（L•min），
故答案为：0.03mol/（L•min）；

（4）压强为P₂（P₂＞P₁）下，压强越大平衡逆向进行，NO 的转化率减小；压强越大反应速率大，达到平衡所需时间少，先拐先平压强大，NO转化率小，据此画出图象为：，
故答案为：；

（5）NH₃属于共价化合物，不存在离子键，分子中存在3对共用电子对，氮原子最外层为8个电子，故NH₃的电子式为：，结构式为，氨气为三角锥型结构，氯化铵为强酸弱碱盐，溶液中水解显酸性，常温下将等体积等浓度的氨水和NH₄Cl溶液混合，pH＞7，一水合氨电离程度大于铵根离子的水解程度，溶液中NH₃•H₂O、H⁺、OH^-、NH₄⁺、Cl ^一浓度由大到小的关系是溶液中离子浓度大小为：c（NH₄⁺）＞c（Cl^-）＞c（NH₃•H₂O）＞c（OH^-）＞c（H⁺），
故答案为：； 三角锥形； 酸性；c（NH₄⁺）＞c（Cl^-）＞c（NH₃•H₂O）＞c（OH^-）＞c（H⁺）．

点评 本题考查了化学平衡、化学反应速率、平衡常数影响因素、平衡标志、平衡图象分析、盐类水解原理等，掌握基础是解题关键，题目难度中等．