Question

【题目】氨、烧碱在工农业生产和工业废水处理中具有广泛用途。回答下列问题：

（1）工业上制取硝酸的第一步是以氨和空气为原料，用铂一铑合金网为催化剂，在氧化炉中（温度为800℃）进行氨催化氧化反应。该反应的氧化产物为____________（填名称）。

（2）某工业废水中含有2Mg2+、Cu2+等离子。取一定量的该工业废水，向其中滴加烧碱溶液，当Mg（OH）2开始沉淀时，溶液中为____________。已知Ksp[Mg（OH）2]=1.8×10-11，Ksp[Cu（OH）2]=2.2×10-20

（3）已知反应N2（g）+3H2（g）2NH3（g）的△H=-92.2kJ/mol，1molN2（g），1molH2（g）分子中化学键断裂时分别需要吸收944.6KJ、436KJ的能量，则1molNH3（g）分子中化学键断裂时需吸收的能量为__________KJ。

（4）Fritz Haber 研究了下列反应：N2（g）+3H2（g）2NH3（g）

在500℃、20MPa时，将N2和H2通入到体积为2L的密闭容器中，反应过程中各种物质的物质的量变化如右图所示：

①在0～10min内，平均反应速率v（NH3）= ___________。

②在10～20min内，各物质浓度变化的原因可能是_________（填“加了催化剂”或“降低温度”），其判断理由是________________。

③温度和密闭容器的容积一定时，当容器内的总压强不再随时间而变化，反应是否达到了化学平衡状态？___________（填“是”或“否”）其判断理由是_________________。

④500℃时，该反应的平衡常数K的计算式为_________（不需要算出结果，） NH3的体积分数是_________（保留两位小数）。

Answer 1

【答案】

（1）一氧化氮；（2）1.2×10-9；（3）1172.4；

（4）①0.005mol/（L·min）；②加了催化剂；③是；合成氨的反应是气体分子数减少的反应，当容积一定时，总压强不再变化；④；0.46。

【解析】

试题分析：（1）氨和空气中的氧气反应生成一氧化氮和水，反应中N元素的化合价由-3价变成+2价，因此氧化产物为NO，故答案为：NO；

（2）某工业废水中含有Mg2+、Cu2+等离子，向其中滴加烧碱溶液，当Mg（OH）2开始沉淀时，溶液中==== 1.2×10-9，故答案为：1.2×10-9；

（3）设1mol NH3（g）分子中化学键断裂时需吸收的能量为x kJ，则：2x kJ-944.6kJ-436kJ×3=92.2kJ，解得x=1172.4，故答案为：1172.4；

（4）①根据反应速率v（NH3）== =0.005mol/（L．min），故答案为：0.005mol/（L．min）；②由图象可知各组分物质的量变化增加，且10min时变化是连续的，20min达平衡时，△n（N2） = 0.025mol × 4=0.1mol ，△n（H2） = 0.025mol × 12 = 0.3mol ，△n（NH3） = 0.025mol × 8=0.2mol，物质的量变化之比等于化学计量数之比，三种气体物质的速率增加倍数相同，说明10min可能改变的条件是使用催化剂，缩小体积相当于增大压强，应该反应物的速率增加倍数大，降低温度，应该反应速率减小，增加NH3物质的量，逆反应速率增加的倍数大，故只有使用催化剂符合，故答案为：加了催化剂；三种气体物质的速率增加倍数相同；

③该反应属于气体的物质的量变化的反应，温度和密闭容器的容积一定时，当容器内的总压强不再随时间而变化，说明反应达到了化学平衡状态，故答案为：是；合成氨的反应是气体分子数减少的反应，当容积一定时，总压强不再变化；

④化学平衡常数等于生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比，由图象可知，20min达平衡时，n（N2）=0.025mol×10=0.25mol，n（H2）=0.025mol×6=0.15mol，n（NH3）=0.025mol×12=0.3mol，所以所以其平衡常数K= =；第2次平衡时NH3的体积分数=×100%=45.5%，故答案为：；0.46。