Question

【題目】游離態氮稱為惰性氮，游離態氮轉化為化合態氮稱之為氮的活化，在氮的循環系統中，氮的過量“活化”，則活化氮開始向大氣和水體過量遷移，氮的循環平衡被打破，導致全球環境問題。

Ⅰ.氮的活化

工業合成氨是氮的活化重要途徑之一，在一定條件下，將N2 和 H2 通入到體積為0.5L的恒容容器中，反應過程中各物質的物質的量變化如右圖所示：（1）10min內用NH3表示該反應的平均速率，v（NH3）=____________。

（2）在第10min和第25min改變的條件可能分別是_________、________（填字母）。

A.加了催化劑

B. 升高溫度

C. 增加NH3的物質的量

D.壓縮體積

E.分離出氨氣

（3）下列說法能說明該可逆反應達到平衡狀態的是__________（填字母）。

A.容器中氣體密度不變

B. 容器中壓強不變

C.3v(H2)正=2v(NH3)逆

D. N2、H2、NH3分子數之比為1∶3∶2

Ⅱ．催化轉化為惰性氮 已知：SO2、CO、NH3等都可以催化還原氮氧化物生成惰性氮。

（4）在25℃，101KPa時，N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H1= －92.4kJ/mol

2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H2= －571.6kJ/mol

N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H3= +180kJ/mol

則NO與NH3反應生成惰性氮的熱化學方程式______________________________。

（5）在有氧條件下，新型催化劑M能催化CO與NOx反應生成N2。現向某密閉容器中充入等物質的量濃度的NO2和CO氣體，維持恒溫恒容，在催化劑作用下發生反應：4CO(g)+2NO2(g)N2(g)+4CO2(g) △H＜0，相關數據如下：

	0min	5min	10min	15min	20min
c(NO2) /mol·L-1	2.0	1.7	1.56	1.5	1.5
c(N2) /mol·L-1	0	0.15	0.22	0.25	0.25

計算此溫度下的化學平衡常數K=______，

②實驗室模擬電解法吸收NOx裝置如圖，（圖中電極均為石墨電極）。若用NO2氣體進行模擬電解法吸收實驗（a<b），電解時NO2發生反應的電極反應式：_____________。

Answer 1

【答案】0.02mol·L-1·min-1 AB E B 6NO(g)+4NH3(g)=5 N2(g)+6H2O(l) △H＝-2070 kJ·mol-1 ①1/9（或0.11）(mol·L-1)-1（單位可以不寫） ②H2O+NO2－e－ = NO3－+2H+

【解析】

Ⅰ（1）根據圖像利用v=進行計算；

（2）通過觀察圖像瞬間變化點和后續物質的量變化的快慢，確定反應條件的改變；

（3）反應過程中變化的物理量不再改變說明反應達到了平衡；

Ⅱ．（4）利用蓋斯定律解題；

（5）利用利用三行式法進行計算；

②觀察圖像可知二氧化氮生成硝酸，化合價升高失電子。

Ⅰ.（1）10min內用NH3表示該反應的平均速率，v（NH3）===0.02mol·L-1·min-1；

答案：0.02mol·L-1·min-1。

（2）在第10min時刻反應物和生成物的量并沒有瞬間改變，容器容積又恒定，說明濃度沒變，10min到20min的時候，發現速率加快，因為體積未變，不可能增大壓強，猜測升溫或者加入了催化劑；第25min時刻發現氨氣的物質的量瞬間減少，所以改變的條件應該是分理出氨氣；

正確答案： AB E。

（3）A. 容器中氣體密度= ，根據質量守恒定律，氣體總質量是定值，又因為恒容，所以密度在反應過程中始終是定值，不可作為是否達到平衡狀態的依據，A錯誤；

B. T、V一定時，反應正向進行，氣體的物質的量一直減少，壓強在減小，當容器中壓強不變時，化學反應達到平衡狀態，B正確；

C.正逆反應速率比不等于化學計量數之比，并未達到平衡，C錯誤；

D.平衡時各物質的分子數之比取決于物質的起始物質的量和轉化率，故N2、H2、NH3的分子數之比為1：3：2不能作為判斷是否達到平衡狀態的依據，D錯誤；

答案：B

Ⅱ．（4）根據蓋斯定律②×3-①×2-③×3得NO與NH3反應生成惰性氮的熱化學方程式6NO(g)+4NH3(g)=5 N2(g)+6H2O(l) △H＝-2070 kJ·mol-1；

答案：6NO(g)+4NH3(g)=5 N2(g)+6H2O(l) △H＝-2070 kJ·mol-1。

（5）根據表格數據列三行式

4CO(g)+2NO2(g)N2(g)+ 4CO2(g)

c（初） 2.0 2.0 0 0

△c 1.0 0.5 0.25 1.0

c（平） 1.0 1.5 0.25 1.0

K==1/9（或0.11）

答案：1/9（或0.11）(mol·L-1)-1（單位可以不寫）。

②根據圖像可知，NO2化合價升高失電子生成硝酸根離子，電解時NO2發生反應的電極反應式：H2O+NO2－e－ = NO3－+2H+；

答案：H2O+NO2－e－ = NO3－+2H+。