Question

【题目】游离态氮称为惰性氮，游离态氮转化为化合态氮称之为氮的活化，在氮的循环系统中，氮的过量“活化”，则活化氮开始向大气和水体过量迁移，氮的循环平衡被打破，导致全球环境问题。

Ⅰ.氮的活化

工业合成氨是氮的活化重要途径之一，在一定条件下，将N2 和 H2 通入到体积为0.5L的恒容容器中，反应过程中各物质的物质的量变化如右图所示：（1）10min内用NH3表示该反应的平均速率，v（NH3）=____________。

（2）在第10min和第25min改变的条件可能分别是_________、________（填字母）。

A.加了催化剂

B. 升高温度

C. 增加NH3的物质的量

D.压缩体积

E.分离出氨气

（3）下列说法能说明该可逆反应达到平衡状态的是__________（填字母）。

A.容器中气体密度不变

B. 容器中压强不变

C.3v(H2)正=2v(NH3)逆

D. N2、H2、NH3分子数之比为1∶3∶2

Ⅱ．催化转化为惰性氮 已知：SO2、CO、NH3等都可以催化还原氮氧化物生成惰性氮。

（4）在25℃，101KPa时，N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H1= －92.4kJ/mol

2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H2= －571.6kJ/mol

N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H3= +180kJ/mol

则NO与NH3反应生成惰性氮的热化学方程式______________________________。

（5）在有氧条件下，新型催化剂M能催化CO与NOx反应生成N2。现向某密闭容器中充入等物质的量浓度的NO2和CO气体，维持恒温恒容，在催化剂作用下发生反应：4CO(g)+2NO2(g)N2(g)+4CO2(g) △H＜0，相关数据如下：

	0min	5min	10min	15min	20min
c(NO2) /mol·L-1	2.0	1.7	1.56	1.5	1.5
c(N2) /mol·L-1	0	0.15	0.22	0.25	0.25

计算此温度下的化学平衡常数K=______，

②实验室模拟电解法吸收NOx装置如图，（图中电极均为石墨电极）。若用NO2气体进行模拟电解法吸收实验（a<b），电解时NO2发生反应的电极反应式：_____________。

Answer 1

【答案】0.02mol·L-1·min-1 AB E B 6NO(g)+4NH3(g)=5 N2(g)+6H2O(l) △H＝-2070 kJ·mol-1 ①1/9（或0.11）(mol·L-1)-1（单位可以不写） ②H2O+NO2－e－ = NO3－+2H+

【解析】

Ⅰ（1）根据图像利用v=进行计算；

（2）通过观察图像瞬间变化点和后续物质的量变化的快慢，确定反应条件的改变；

（3）反应过程中变化的物理量不再改变说明反应达到了平衡；

Ⅱ．（4）利用盖斯定律解题；

（5）利用利用三行式法进行计算；

②观察图像可知二氧化氮生成硝酸，化合价升高失电子。

Ⅰ.（1）10min内用NH3表示该反应的平均速率，v（NH3）===0.02mol·L-1·min-1；

答案：0.02mol·L-1·min-1。

（2）在第10min时刻反应物和生成物的量并没有瞬间改变，容器容积又恒定，说明浓度没变，10min到20min的时候，发现速率加快，因为体积未变，不可能增大压强，猜测升温或者加入了催化剂；第25min时刻发现氨气的物质的量瞬间减少，所以改变的条件应该是分理出氨气；

正确答案： AB E。

（3）A. 容器中气体密度= ，根据质量守恒定律，气体总质量是定值，又因为恒容，所以密度在反应过程中始终是定值，不可作为是否达到平衡状态的依据，A错误；

B. T、V一定时，反应正向进行，气体的物质的量一直减少，压强在减小，当容器中压强不变时，化学反应达到平衡状态，B正确；

C.正逆反应速率比不等于化学计量数之比，并未达到平衡，C错误；

D.平衡时各物质的分子数之比取决于物质的起始物质的量和转化率，故N2、H2、NH3的分子数之比为1：3：2不能作为判断是否达到平衡状态的依据，D错误；

答案：B

Ⅱ．（4）根据盖斯定律②×3-①×2-③×3得NO与NH3反应生成惰性氮的热化学方程式6NO(g)+4NH3(g)=5 N2(g)+6H2O(l) △H＝-2070 kJ·mol-1；

答案：6NO(g)+4NH3(g)=5 N2(g)+6H2O(l) △H＝-2070 kJ·mol-1。

（5）根据表格数据列三行式

4CO(g)+2NO2(g)N2(g)+ 4CO2(g)

c（初） 2.0 2.0 0 0

△c 1.0 0.5 0.25 1.0

c（平） 1.0 1.5 0.25 1.0

K==1/9（或0.11）

答案：1/9（或0.11）(mol·L-1)-1（单位可以不写）。

②根据图像可知，NO2化合价升高失电子生成硝酸根离子，电解时NO2发生反应的电极反应式：H2O+NO2－e－ = NO3－+2H+；

答案：H2O+NO2－e－ = NO3－+2H+。