Question

氮元素的單質(zhì)及其化合物的研究和應(yīng)用在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著非常重要的地位。工業(yè)制硝酸的主要反應(yīng)之一是
（1）如果將4mol NH₃和5mol O₂放入容器中，達到平衡時放出熱量0.8akJ，則平衡時NH₃的轉(zhuǎn)化率為     。
（2）在一定條件下，容積固定的密閉容器中進行上述反應(yīng)，NO的濃度與時間關(guān)系如圖所示，則NO的a、b、c三點的反應(yīng)速率v（a正）、v（b逆）、v（c正）的大小關(guān)系是         。

（3）t℃時，在容積固定的密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，容器內(nèi)各物質(zhì)的濃度如下表：

①第2min到第4mim，反應(yīng)速率v（O₂）=            ；
②第2min時改變了條件，改變的條件可能是         （從所給選項中選擇）；

A．降低溫度

B．增加了生成物

C．減小壓強

D．使用了高效催化劑

③在與第4min相同的溫度下，若起始向容器中加入NH₃、O₂、NO和H₂O（g）的濃度都為2moI/L，則該反應(yīng)       （填“正反應(yīng)方向進行”、“逆反應(yīng)方向進行”、“不移動”）。
（4）硝酸廠的尾氣含有氮氧化物，不經(jīng)處理直接排放將污染空氣。尿素（H₂NCONH₂）是一種非常重要的高氮化肥，在溫度70—95℃時，工業(yè)尾氣中的NO、NO₂可以用尿素溶液吸收，將其轉(zhuǎn)化為N₂，尿素與NO、NO₂三者等物質(zhì)的量反應(yīng)的化學(xué)方程式為         。
（5）目前科學(xué)家探索利用燃料氣體中的甲烷等將氮氧化物還原為氮氣和水，其反應(yīng)機理為：


則1mol甲烷直接將NO₂還原為N₂的燴變?yōu)開___         。

Answer 1

（14分，每空2分）（1）80%  (2)υ(a正)＞υ(b逆)＝υ(c正)
（3）①0.75mol/(L·min)（不帶單位給1分） ②D ③正反應(yīng)方向進行
（4）CO(NH₂)₂＋NO＋NO₂CO₂＋2N₂＋2H₂O
（5）△H＝－867kJ/mol（或－867kJ·mol^－1）（無負號不給分）

試題分析：（1）根據(jù)熱化學(xué)方程式可知，若達到平衡時放出熱量0.8akJ，則消耗氨氣的物質(zhì)的量是＝3.2mol，所以氨氣的轉(zhuǎn)化率是×100%＝80%。
（2）根據(jù)圖像可知，a點煤油達到平衡狀態(tài)，b和c點NO的濃度不再發(fā)生變化，屬于平衡狀態(tài)，因此NO的a、b、c三點的反應(yīng)速率v（a正）、v（b逆）、v（c正）的大小關(guān)系是υ(a正)＞υ(b逆)＝υ(c正)。
（3）①根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，第2min到第4mim內(nèi)氧氣的濃度減少了4.5mol/L－3.0mol＝1.5mol/L，所以反應(yīng)速率v（O₂）＝1.5mol/L÷2min＝0.75mol/(L·min)。
②根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，前2分鐘內(nèi)氧氣的濃度減少5.5mol/L－4.5mol＝1.0mol/L，即第2min時反應(yīng)速率明顯高于前2分鐘的反應(yīng)速率，所以改變的條件可能是使用了高效催化劑，答案選D。
③根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，平衡時NH₃、O₂、NO和H₂O（g）的濃度（2moI/L）分別是2.0、3.0、2.0、3.0，所以該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝＝。如果起始向容器中加入NH₃、O₂、NO和H₂O（g）的濃度都為2moI/L，則此時Q＝＝0.5＞，所以該反應(yīng)正反應(yīng)方向進行。
（4）根據(jù)原子守恒可知，反應(yīng)中除了生成氮氣以外，還有CO₂和水產(chǎn)生，則該反應(yīng)的化學(xué)方程式是CO(NH₂)₂＋NO＋NO₂CO₂＋2N₂＋2H₂O。
（5）根據(jù)蓋斯定律可知，兩式相加即得到2CH₄(g)＋4NO₂(g)＝2CO₂(g)＋2N₂(g)＋4H₂O(g)，所以該反應(yīng)的反應(yīng)熱△H＝－574kJ/mol－1160kJ/mol＝－1734kJ/mol，則1mol甲烷直接將NO₂還原為N₂的燴變?yōu)椤鱄＝－1734kJ/mol÷2＝－867kJ/mol。