Question

【题目】含氮化合物是化工、能源、环保等领域的研究热点。回答下列问题：

（1）N2O在金粉表面发生热分解反应：2N2O(g)2N2(g)+O2(g) H

己知：4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(l) H1

2NH3(g)+3N2O(g)=4N2(g)+3H2O(l) H2

H=____(用含H1、H2的代数式表示)。

（2）一氧化二氮可反生2N2O(g)2N2(g)+O2(g)。不同温度(T)，N2O分解半哀期随起始压强的变化关系如图所示(图中半衰期指任一浓度N2O消耗一半时所需的相应时间)，则T1___T2(填“>”、“=”或“<”)。当温度为T1、起始压强为P0，反应至t1min时，体系压强P=____(用P0表示)。

（3）将NH3与O2按体积比4：5充入刚性容器中，起始体系总压强为P0kPa，分别在催化剂M、N作用下发生反应4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g) H3=-905.0kJ/mol，NH3的分压(P)与时间和温度的关系如图所示：

①催化剂的催化效果：M____N(填“强于”或“弱于”)。

②T°C时，0~12.5min内P(NH3)减小量___(填“>”、“=”或“<”)12.5~25min内P(NH3)减小量，理由为___。

（4）NaClO2是一种绿色消毒剂和漂白剂，工业上采用电解法制备NaClO2的原理如图所示。

①交换膜应选用___(填“阳离子交换膜”或“阴离子交换膜”)。

②阳极的电极反应式为_____。

Answer 1

【答案】△H2-△H1 > 1.25p0 弱与 > 反应物的浓度逐渐减小，反应速率减慢 阳离子交换膜 2Cl--2e-=Cl2↑

【解析】

（1）已知：①4NH3（g）+3O2（g）=2N2（g）+6H2O（1）△H1
②2NH3（g）+3N2O（g）=4N2（g）+3H2O（1）△H2
盖斯定律计算（②×2-①）×得到N2O在金粉表面发生热分解：2N2O（g）=2N2（g）+O2（g）△H=△H2-△H1；

（2）温度越高，反应越快，半衰期越短，等压强p0下可以看出T2下的半衰期长因此T1大于T2；

压强之比等于物质的量之比，半衰期指的是任一浓度N2O消耗一半所需要的时间，由反应方程式可知，设起始时有2molN2O，t1时生成1mol N2和0.5mol O2，还剩1molN2O，故混合气体的总物质的量为（1+0.5+1）mol=2.5mol，因此在T1、p0下反应后的物质的量是起始的1.25倍，故p=1.25p0；

（3）①该反应焓变小于0，正反应为放热反应，温度越高平衡左移，氨气的平衡分压越高，所以T1>T2，据图可知在N催化剂的作用下温度较低的反应先达到平衡，说明M的催化效果弱与N的催化效果；

②随着反应进行，反应物的浓度逐渐减小，反应速率减慢，所以0~12.5min内P(NH3)减小量大于12.5~25min内P(NH3)减小量；

（4）①由ClO2→NaClO2可知，Cl的化合价降低，所以ClO2发生失去电子的氧化反应，即A电极为电解池的阴极，电极反应式为ClO2+e-=ClO2-，结合Na+生成NaClO2，所以钠离子由阳极区移向阴极区，则离子交换膜为阳离子交换膜；
②阳极区Cl-失去电子生成Cl2，电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑。