Question

【題目】氮及其化合物在工農業生產、生活中有著重要作用。

（1）在T℃時，將0．6molH2和0．4molN2置于容積為2 L的密閉容器中(壓強為mPa)發生反應：3H2+N22NH3△H<0。若保持溫度不變，某興趣小組同學測得反應過程中容器內壓強隨時間變化如圖所示：8 min內分鐘NH3的平均生成速率為___mol·L-1·min-1。

（2）仍在T℃時，將0．6molH2和0．4molN2置于一容積可變的密閉容 器中。

①下列各項能說明該反應已達到平衡狀態的是______(填序號)。

a．容器內N2、H2、NH3的濃度之比為l：3：2

b．3v正(N2)=v逆(H2)

c．3v正(H2)=2v逆(NH3)

d．混合氣體的密度保持不變

e．容器中氣體的平均相對分子質量不隨時間而變化

②該條件下達到平衡時NH3的體積分數與題（1）條件下NH3的體積分數相比________(填“變大”“變小”或“不變”)。

③達到平衡后，改變某一條件使反應速率發生了如圖所示的變化，改 變的條件可能是_________。

a．升高溫度，同時加壓

b．降低溫度，同時減壓

c．保持溫度、壓強不變，增大反應物濃度

d．保持溫度、壓強不變，減小生成物濃度

（3）硝酸廠的尾氣含有氮氧化物，不經處理直接排放將污染空氣。 氨氣能將氮氧化物還原為氮氣和水，其反應機理為：

2NH3(g)+5NO2(g)=7NO(g)+3H2O(g)H=-akJ·mol-1

4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g)H=-bkJ·mol-1

則NH3直接將NO2還原為N2的熱化學方程式為：______________。

若標準狀況下NO與NO2混合氣體40．32L被足量氨水完全吸收，產生標準狀況下氮氣42．56L。該混合氣體中NO與NO2的體積之比為_______。

Answer 1

【答案】（1）0.0125；（2）①bde；②變大；③c；

（3）8NH3(g)+6NO2(g)=7N2(g)+12H2O(g) △H=—（6a+7b）/5kJ·mol-1；1：2。

【解析】

試題（1）分析題給圖像知，反應體系中的壓強由起始狀態的m變為平衡狀態的0.8m，根據阿伏加德羅定律：在等溫等容的條件下，氣體的壓強之比等于氣體的物質的量之比知，容器內氣體的總物質的量為反應前的1.0mol變為平衡后的0.8mol，氣體的物質的量減少0.2mol；結合反應3H2+N22NH3利用差量法分析知，生成氣體減少的物質的量與生產氨氣的物質的量的相等，為0.2mol，根據公式v=△n/V△t計算得8 min內分鐘NH3的平均生成速率為0.0125mol·L-1·min-1；（2）① a．平衡時N2、H2、NH3的濃度之比不一定為l：3：2，錯誤；b．由3v正(N2)=v逆(H2)得v正(N2)：v逆(H2)=1：3,等于化學計量數之比，正確；c．由3v正(H2)=2v逆(NH3)得v正(H2)：v逆(NH3)=2：3，不等于化學計量數之比，錯誤；d．由于反應在容積可變的密閉容器中進行，混合氣體的密度隨反應的進行不斷變化，當其保持不變時已達平衡，正確；e．容器中氣體的平均相對分子質量不隨時間而變化，已達平衡，正確，選bde；②合成氨的反應正向為氣體物質的量減小的反應，等溫等壓條件下達到平衡與等溫等容條件下達到平衡相比，相當于縮小容器的體積，平衡正向移動，NH3的體積分數變大；③a．升高溫度，同時加壓，v正、v逆同時增大，與圖像不符，錯誤；b．降低溫度，同時減壓，v正、v逆同時減小，與圖像不符，錯誤；c．保持溫度、壓強不變，向容器內充入氮氣或氫氣來增大反應物濃度，v正增大，容器內氣體物質的量增大，為保持壓強不變，容器體積增大，氨氣濃度減小，v逆減小，達平衡后速率可能比原平衡大，正確；d．保持溫度、壓強不變，從容器內分離出氨氣來減小生成物濃度，v逆減小，容器內氣體物質的量減小，為保持壓強不變，容器體積減小，反應物濃度增大，v正增大，根據等效平衡知識知，達平衡后速率與原平衡相等，與圖像不符，錯誤，選c；（3）根據反應①2NH3(g)+5NO2(g)=7NO(g)+3H2O(g) △H=-akJ·mol-1

②4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g) △H=-bkJ·mol-1利用蓋斯定律：（①×6+②×7）÷5得NH3直接將NO2還原為N2的熱化學方程式為：③8NH3(g)+6NO2(g)=7N2(g)+12H2O(g) △H=—（6a+7b）/5kJ·mol-1；根據反應②和③列方程組計算；設NO的物質的量為x，NO2的物質的量為y,根據題意知，x+y=40．32/22.4mol=1.8mol，5/6x+7/6y=42．56/22.4mol=1.9mol解得x=0.6mol，y=1.2mol；則該混合氣體中NO與NO2的體積之比為1：2。