Question

氮及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、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(fā)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(nèi)壓強隨時間變化如圖所示：8 min內(nèi)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(tài)的是      (填序號)。
a．容器內(nèi)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(zhì)量不隨時間而變化
②該條件下達到平衡時NH₃的體積分數(shù)與題（1）條件下NH₃的體積分數(shù)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(fā)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(jīng)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(chǎn)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

（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。

試題分析：（1）分析題給圖像知，反應體系中的壓強由起始狀態(tài)的m變?yōu)槠胶鉅顟B(tài)的0.8m，根據(jù)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(zhì)的量之比知，容器內(nèi)氣體的總物質(zhì)的量為反應前的1.0mol變?yōu)槠胶夂蟮?.8mol，氣體的物質(zhì)的量減少0.2mol；結(jié)合反應3H₂+N₂2NH₃利用差量法分析知，生成氣體減少的物質(zhì)的量與生產(chǎn)氨氣的物質(zhì)的量的相等，為0.2mol，根據(jù)公式v=△n/V△t計算得8 min內(nèi)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(shù)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(shù)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(zhì)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(zhì)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(shù)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(nèi)充入氮氣或氫氣來增大反應物濃度，v_正增大，容器內(nèi)氣體物質(zhì)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(nèi)分離出氨氣來減小生成物濃度，v_逆減小，容器內(nèi)氣體物質(zhì)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(jù)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(jù)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(jù)反應②和③列方程組計算；設(shè)NO的物質(zhì)的量為x，NO₂的物質(zhì)的量為y,根據(jù)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。