题目内容
【题目】氮的固定对人类的生存发展具有重要意义，科学家一直致力于“人工固氮”的新方法研究。
(1)豆科植物的根瘤菌含有一种固氮酶，能在常温下将空气中的氮气转化为自身生长所需的含氮化合物，下列说法错误的是________(填标号)。
a．固氮酶是一种蛋白质
b．固氮酶能降低固氮反应发生所需的能量
c．固氮酶能使固氮反应的平衡正向移动
d．固氮酶能加快固氮反应的速率
(2)合成氨是目前最重要的固氮方法。下图为合成氨反应N2(g)＋3H2(g)
2NH3(g)在不同温度和压强、使用相同催化剂条件下，初始时氮气、氢气的体积之比为1∶3时，平衡混合物中氨的体积分数的变化曲线如下图。
①A、B两平衡状态相比较，前者较大的是___________(填标号)。
a．平衡常数 b．平衡混合物的平均摩尔质量
c．氢气的转化率 d．从反应开始至达到平衡状态所需要的时间
②图中p1、p2、p3由大到小的顺序为_____________________。
③在250 ℃、p2下，H2的转化率为_____________%(结果保留小数点后一位)。
(3)据报道：在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂(掺有少量Fe2O3的TiO2)表面与水发生反应，生成的主要产物为NH3和一种单质。已知：①H2(g)＋
O2(g)===H2O(l) ΔH1＝－285.6 kJ/mol，②N2(g)＋3H2(g)
2NH3(g) ΔH2＝－92.2 kJ/mol，写出此条件下氮气和水反应的热化学方程式：________________。
(4)下图为一种常温常压下水溶液中电化学合成氨的实验装置示意图。请据此写出其正极反应的电极反应式：_________________________________。
【答案】cadp1>p2>p366.72N2(g)＋6H2O(l)===4NH3(g)＋3O2(g) ΔH＝＋1529.2kJ/molN2＋6e－＋6H2O===2NH3＋6OH－(或N2＋6e－＋6H＋===2NH3)
【解析】
（1）a．酶都属于蛋白质，所以固氮酶是一种蛋白质，故a说法正确；
b．固氮酶起到了催化剂的作用，所以固氮酶能降低固氮反应发生所需的能量，使反应在常温下就可以进行，故b说法正确；
c．催化剂只能改变反应速率，不能影响化学平衡，所以固氮酶不能使固氮反应的平衡正向移动，故c说法错误；
d．催化剂能够加快反应速率，所以固氮酶能加快固氮反应的速率，故d说法正确；
故答案为：c；
（2）①a．平衡常数只受温度影响，根据图象可知，A点的温度小于B，合成氨的反应为放热反应，温度升高，平衡向着逆向移动，平衡常数减小，所以A的平衡常数大于B，故a正确；
b．A、B都处于平衡状态时，氨气的体积分数相等，则氮气和氢气的体积分数也相等，则混合气体的平均摩尔质量：A=B，故b错误；
c．氢气的转化率：由于A、B达到平衡状态时各组分的含量完全相同，所以氢气的转化率：A=B，故c错误；
d．B的压强、温度都大于A，则B的反应速率大于A，所以B优先达到平衡状态，即从反应开始至达平衡状态所需要的时间：A＞B，故d正确；
故答案为：ad；
②相同温度下，压强增大，平衡向着正向移动，氨气的体积分数增大，氨气的体积分数关系为：p1＞p2＞p3，则压强大小为：p1＞p2＞p3，故答案为：p1＞p2＞p3，
③在250℃、1.0×104kPa下，初始时氮气、氢气的体积比为1：3，氨气的体积分数为50%，设氮气的转化率为x，则
N2+3H2
2NH3
开始 1 3 0
转化 x 3x 2x
平衡 1-x 3-3x 2x
所以
=50%，解得x=
，则氢气的转化率为：
=x=×100%≈66.7%，
故答案为：66.7；
（3）①H2（g）+
O2（g）═H2O（1）△Hl═-285.6kJ/mol②N2（g）+3H2（g）═2NH3（g）△H2═-92.2kJ/mol，氮气与水反应的化学方程式为：2N2（g）+6H2O（l）=4NH3（g）+3O2（g），根据盖斯定律，②×2-①×6可得：2N2（g）+6H2O（l）=4NH3（g）+3O2（g）△H=2△H2-6△Hl═+1529.2kJ/mol，故答案为：2N2（g）+6H2O（l）=4NH3（g）+3O2（g）△H=+1529.2kJ/mol；
（4）根据图示可知，阳极氮气失去电子发生氧化反应生成氨气，电极反应式为：N2-6e-+6H2O=2NH3+6OH-（或N2-6e-+6H+=2NH3），故答案为：N2-6e-+6H2O=2NH3+6OH-（或N2-6e-+6H+=2NH3）。
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【题目】研究非元素及其化合物的性质具有重要意义。
Ⅰ. 含硫物质燃烧会产生大量烟气，主要成分是SO2、CO2、N2、O2 。某研究性学习小组在实验室利用下列装置制备模拟烟气，并测定烟气中SO2的体积分数。
（一）模拟烟气的制备
（1）用A装置制SO2，化学反应方程式为___________________________。
（2）用B装置制CO2，使用该装置优点的是___________________________。
（3）将制得的气体与空气充分混合，获得模拟烟气用于后续实验。
（二）测定烟气中SO2的体积分数
（4）将部分模拟烟气缓慢通过C、D装置，其中C、D中盛有的药品分别是__________、__________。（填序号）
①KMnO4溶液 ②饱和NaHSO3溶液 ③饱和Na2CO3溶液 ④饱和NaHCO3溶液
（5）若模拟烟气的流速为amL/min，若t1分钟后，测得量筒内液体体积为VmL，则SO2的体积分数____________________。
Ⅱ.某化学兴趣小组的同学利用下图所示实验装置进行实验(图中a、b、c表示止水夹) 。
（1）A、C、E相连后的装置可用于制取Cl2并进行相关的性质实验。①若在丙中加入适量水，即可制得氯水。将所得氯水进行实验，实验操作、现象、结论如下：
实验操作 | 现 象 | 结 论 |
氯水中加入碳酸氢钠粉末 | 有无色气泡产生 | 氯气和水反应的产物具有酸性 |
实验的结论是否合理__________，（选填合理或不合理）请说明理由______________________。
②请利用上述装置设计一个简单的实验验证Cl-和S2-的还原性强弱,则甲、乙、丙中盛放的试剂是甲__________________ 乙__________________ 丙__________________
（2）B、D、E装置相连后，在B中盛装浓硝酸和铜片(放在有孔塑料板上)，可制得并进行NO2有关实验。欲用D装置验证NO2与水的反应，其操作步骤为：先关闭止水夹________，再打开止水夹________，使烧杯中的水进入试管丁的操作是：___________________________________使试管中的气体逸出，NO2与水接触后即可引发烧杯中的水进入试管丁。
