题目内容

8．氮的固定是几百年来科学家一直研究的课题．
（1）如表列举了不同温度下大气固氮和工业固氮的部分K值．
反应大气固氮
N2（g）+O2（g）?2NO（g）		工业固氮
N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）
温度/℃27200025400450
K3.84×10-310.15×1080.5070.152
①分析数据可知：大气固氮反应属于吸热（填“吸热”或“放热”）反应．
②分析数据可知：人类不适合大规模模拟大气固氮的原因K值小，正向进行的程度小（或转化率低），不适合大规模生产．
③从平衡视角考虑，工业固氮应该选择常温条件，但实际工业生产却选择500℃左右的高温，解释其原因从反应速率角度考虑，高温更好，但从催化剂活性等综合因素考虑选择500℃左右合适．
（2）工业固氮反应中，在其他条件相同时，分别测定N2的平衡转化率在不同压强（р1、р2）下随温度变化的曲线，如图所示的图示中，正确的是A（填“A”或“B”）；比较р1、р2的大小关系р2＞р1．

（3）20世纪末，科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷（能传递H+）为介质，用吸附在它内外表面上的金属钯多晶薄膜做电极，实现高温常压下的电化学合成氨，提高了反应物的转化率，其实验简图如C所示，阴极的电极反应式是N2+6e-+6H+=2NH3．
（4）近年，又有科学家提出在常温、常压、催化剂等条件下合成氨气的新思路，反应原理为：2N2（g）+6H2O（1）?4NH3（g）+3O2（g），则其反应热△H=+1530kJ•mol-1．
（已知：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-92.4kJ•mol-1，2H2（g）+O2（g）?2H2O（l）△H=-571.6kJ•mol-1）

分析 （1）①温度越高，K越大，说明升高温度，平衡正移；
②K值很小，转化率很小；
③合成氨反应中，在500℃左右催化剂活性最高；
（2）合成氨反应为放热反应，升高温度，转化率减小；增大压强平衡正向移动，转化率增大；
（3）氮气在阴极得电子生成氨气；
（4）已知：①N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-92.4kJ•mol-1，
②2H2（g）+O2（g）?2H2O（l）△H=-571.6kJ•mol-1，
由盖斯定律：①×2-②×3得2N2（g）+6H2O（l）?4NH3（g）+3O2（g），据此分析．

解答 解：（1）①由表格数据可知，温度越高，K越大，说明升高温度，平衡正移，则正反应方向为吸热反应，故答案为：吸热；
②由表格数据可知，2000℃时，K=0.1，K值很小，则转化率很小，不适合大规模生产，所以人类不适合大规模模拟大气固氮，
故答案为：K值小，正向进行的程度小（或转化率低），不适合大规模生产；
③合成氨反应中，反应温度越高，反应速率越快，但是该反应为放热反应，温度高转化率会降低，而且在500℃左右催化剂活性最高，所以从催化剂活性等综合因素考虑选择500℃左右合适；
故答案为：从反应速率角度考虑，高温更好，但从催化剂活性等综合因素考虑选择500℃左右合适；
（2）合成氨反应为放热反应，升高温度，转化率减小，所以图A正确，B错误；该反应正方向为体积减小的方向，增大压强平衡正向移动，转化率增大，р2的转化率大，则р2大；
故答案为：A；р2＞р1；
（3）电解池中氮气在阴极得电子生成氨气，其电极方程式为：N2+6e-+6H+=2NH3，
故答案为：N2+6e-+6H+=2NH3；
（4）已知：①N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-92.4kJ•mol-1，
②2H2（g）+O2（g）?2H2O（l）△H=-571.6kJ•mol-1，
由盖斯定律：①×2-②×3得2N2（g）+6H2O（l）?4NH3（g）+3O2（g），△H=（-92.4kJ•mol-1）×2-（-571.6kJ•mol-1）×3=+1530 kJ•mol-1；
故答案为：+1530 kJ•mol-1．

点评 本题考查了平衡常数的应用、合成氨反应的条件选择、影响化学平衡的因素、电解原理的应用、盖斯定律的应用等，题目难度中等，侧重于基础知识的综合应用考查，注意把握K与温度的关系以及影响化学平衡的因素．

练习册系列答案
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A．1B．2C．3D．4
19．下列关于物质的检验或除杂的说法中正确的是（　　）
A．除去CO2中混有的少量HCl气体，可将其通过饱和Na2CO3溶液
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16．写出下列反应的离子方程式
（1）用石灰石与盐酸反应制取二氧化碳CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O；
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3．亚氯酸钠在溶液中可生成ClO2、HClO2、ClO2-、Cl-等，其中HClO2和ClO2都具有漂白作用 但ClO2是有毒的气体，25℃时各离子浓度随pH变化如图所示下列分析错误的是（　　）
A．25℃时HClO2的电离平衡常数Ka=10-6
B．使用漂白剂的最佳pH为3
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13．氮的重要化合物如氨（NH3）、肼（N2H4）、三氟化氮（NF3）等，在生产、生活中具有重要作用．
（1）利用NH3的还原性可消除氮氧化物的污染，相关热化学方程式如下：
H2O（l）═H2O（g）△H1=44.0kJ•mol-1
N2（g）+O2（g）═2NO（g）△H2=229.3kJ•mol-1
4NH3（g）+5O2（g）═4NO（g）+6H2O（g）△H3=-906.5kJ•mol-1
4NH3（g）+6NO（g）═5N2（g）+6H2O（l）△H4
则△H4=-2317kJ•mol-1．
（2）使用NaBH4为诱导剂，可使Co2+与肼在碱性条件下发生反应，制得高纯度纳米钴，该过程不产生有毒气体．
①写出该反应的离子方程式：2Co2++N2H4+4OH-=2Co↓+N2↑+4H2O．
②在纳米钴的催化作用下，肼可分解生成两种气体，其中一种能使湿润的红色石蕊试纸变蓝．若反应在不同温度下达到平衡时，混合气体中各组分的体积分数如图1所示，则N2H4发生分解反应的化学方程式为：3N2H4$?_{△}^{催化剂}$N2+4NH3；为抑制肼的分解，可采取的合理措施有降低反应温度、增加压强等（任写一种）．

（3）在微电子工业中NF3常用作氮化硅的蚀刻剂，工业上通过电解含NH4F等的无水熔融物生产NF3，其电解原理如图2所示．
①氮化硅的化学式为Si3N4．
②a电极为电解池的阳（填“阴”或“阳”）极，写出该电极的电极反应式：NH4++3F--6e-=NF3+4H+；电解过程中还会生成少量氧化性极强的气体单质，该气体的分子式是F2．
20．下列水解离子方程式表达正确的是（　　）
A．CH3COONa的溶液：CH3COO-+H2O═CH3COOH+OH-
B．NH4Cl的溶液：NH4++H2O?NH3•H2O+H+
C．Na2CO3的溶液：CO32-+H2O?H2CO3+2OH-
D．AlCl3的溶液：Al3++3H2O═Al（OH）3↓+3H+
17．（1）FeCl3具有净水作用，但腐蚀设备，FeCl3溶液腐蚀钢铁设备，除H+作用外，另一主要原因是（用离子方程式表示）2Fe3++Fe=3Fe2+．
（2）为节约成本，工业上用NaClO3氧化酸性FeCl2废液得到FeCl3，完成NaClO3氧化FeCl2的离子方程式：
□ClO3-+□Fe2++□6H+=□Cl-+□Fe3++□3H2O．
（3）高铁酸钾是一种氧化、吸附、絮凝、助凝、杀菌、除臭为一体的新型高效多功能绿色水处理剂，具有良好的应用前景．其生产工艺如图1所示

①实验室模拟工业流程中过滤操作用到的主要玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒．
②在“反应液Ⅰ”中加KOH固体的目的有两个，a是与“反应液Ⅰ”中过量的Cl2继续反应，生成更多的KClO，b是为下一步反应提供反应物；
③用K2FeO4给水消毒、杀菌时得到的Fe3+可以净水，Fe3+净水的原因是Fe3++3H2O?Fe（OH）3（胶体）+3H+（用离子方程式表示）．
（4）从环境保护的角度看，制备K2Fe2O4较好的方法为电解法，其装置如图2所示．电解过程中阳极电极反应式为Fe+8OH--6e-═FeO42-+4H2O．
（5）钢铁腐蚀造成很大损失，有资料显示，全世界每年由于腐蚀而造成报废的钢铁高达总产量的三分之一．防止钢铁腐蚀有很多措施，用图3装置放置钢铁腐蚀（烧杯中均有食盐水），X极的电极材料应是A（填字母）．
A．锌 B．铜 C．银 D．石墨．
8．2015年8月12日23：30左右，天津滨海新区某公司仓库发生爆炸，事发仓库里存放了大量的硝酸铵、氰化钠（NaCN）、电石（CaC2）和金属钠等危险化学品．下列有关叙述正确的是
（1）钠在周期表中的位置是第三周期第IA族，实验室少量的钠保存于煤油中．
（2）CaC2的电子式是．
（3）电石和金属钠都属于危化品中的易燃固体，其着火时不能用水灭火，请用化学方程式和必要的文字解释其原因：2Na+2H2O=2NaOH+H2↑、CaC2+2H2O=Ca（OH）2+C2H2↑，电石和金属钠都易与水反应生成可燃性气体，且放出大量热．
（4）氰化钠是一种重要的化工原料，也是剧毒危险品，皮肤伤口接触、吸入、吞食微量可中毒死亡．氰化钠易溶于水，水溶液呈强碱性．氰化钠泄露可用双氧水或硫代硫酸钠中和．
①用离子方程式表示氰化钠水溶液呈强碱性的原因：CN-+H2O?HCN+OH-．
②用双氧水处理产生一种酸式盐和一种能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，请写出该反应的化学方程式NaCN+H2O2+H2O═NaHCO3+NH3；
③用硫代硫酸钠中和的离子方程式为CN-+S2O32-→A+SO32-，A为SCN-（填化学式）．
④在微生物的作用下，CN-能够被氧气氧化成HCO3-，同时生成NH3，该反应的离子方程式为2CN-+4H2O+O2$\frac{\underline{\;微生物\;}}{\;}$2HCO3-+2NH3．
（5）CN-中C元素显+2价，N元素显-3价，则非金属性N＞C（填＜、=或＞），请用简单的实验方法证明（要求说明简单操作、现象和结论）：取少量碳酸氢钠于试管中，加入稀硝酸，有无色气泡产生，说明酸性硝酸大于碳酸，则非金属性N＞C．

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