Question

【題目】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(shí)，將0．6molH2和0．4molN2置于容積為2 L的密閉容器中(壓強(qiáng)為mPa)發(fā)生反應(yīng)：3H2+N22NH3 △H<0。若保持溫度不變，某興趣小組同學(xué)測得反應(yīng)過程中容器內(nèi)壓強(qiáng)隨時(shí)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(shí)，將0．6molH2和0．4molN2置于一容積可變的密閉容 器中。

①下列各項(xiàng)能說明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是_______(填序號(hào))。

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(duì)分子質(zhì)量不隨時(shí)間而變化

②該條件下達(dá)到平衡時(shí)NH3的體積分?jǐn)?shù)與題（1）條件下NH3的體積分?jǐn)?shù)相比 ________ (填“變大”“變小”或“不變”)。

（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?dú)夂退�，其反�?yīng)機(jī)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(xué)方程式為：_______________。

若標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)狀況下氮?dú)?2．56L。該混合氣體中NO與NO2的體積之比為________。

Answer 1

【答案】 0.0125 bde 變大 8NH3(g)+6NO2(g)=7N2(g)+12H2O(g) △H=—（6a+7b）/5kJ·mol-1 1：2

【解析】（1）利用壓強(qiáng)之比是物質(zhì)的量之比計(jì)算反應(yīng)后的物質(zhì)的量，然后利用方程式根據(jù)v＝△c/△t計(jì)算；

（2）①根據(jù)平衡狀態(tài)的含義、特征解答；

②根據(jù)壓強(qiáng)對(duì)平衡狀態(tài)的影響分析；

（3）根據(jù)蓋斯定律計(jì)算；利用方程式計(jì)算。

（1）分析題給圖像知，反應(yīng)體系中的壓強(qiáng)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(qiáng)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)的量有反應(yīng)前的1.0mol變?yōu)槠胶夂蟮?/span>0.8mol，氣體的物質(zhì)的量減少0.2mol；結(jié)合反應(yīng)3H2+N22NH3利用差量法分析知，氣體減少的物質(zhì)的量與生成的氨氣的物質(zhì)的量的相等，即為0.2mol，濃度是0.2mol÷2L＝0.1mol/L，則根據(jù)公式v=△c/△t可知8 min內(nèi)分鐘NH3的平均生成速率為0.1mol/L÷8min＝0.0125 mol·L-1·min-1；

（2）①在一定條件下，當(dāng)可逆反應(yīng)的正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等時(shí)（但不為0），反應(yīng)體系中各種物質(zhì)的濃度或含量不再發(fā)生變化的狀態(tài)，稱為化學(xué)平衡狀態(tài)。a．平衡時(shí)N2、H2、NH3的濃度之比不一定為l：3：2，a錯(cuò)誤；b．由3v正(N2)=v逆(H2)得v正(N2)：v逆(H2)=1：3，等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，b正確；c．由3v正(H2)=2v逆(NH3)得v正(H2)：v逆(NH3)=2：3，不等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，反應(yīng)沒有達(dá)到平衡狀態(tài)，c錯(cuò)誤；d．由于反應(yīng)在容積可變的密閉容器中進(jìn)行，混合氣體的密度隨反應(yīng)的進(jìn)行不斷變化，當(dāng)其保持不變時(shí)已達(dá)平衡，d正確；e．混合氣的平均相對(duì)分子質(zhì)量是混合氣的質(zhì)量和混合氣的總的物質(zhì)的量的比值，質(zhì)量不變，但物質(zhì)的量是變化的，所以容器中氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不隨時(shí)間而變化，已達(dá)平衡，e正確，答案選bde；

②合成氨的反應(yīng)正向?yàn)闅怏w物質(zhì)的量減小的反應(yīng)，等溫等壓條件下達(dá)到平衡與等溫等容條件下達(dá)到平衡相比，相當(dāng)于縮小容器的體積，平衡正向移動(dòng)，NH3的體積分?jǐn)?shù)變大；

（3）已知：

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(xué)方程式為8NH3(g)+6NO2(g)＝7N2(g)+12H2O(g) △H=－（6a+7b）/5kJ·mol-1；根據(jù)反應(yīng)②和③列方程組計(jì)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=40.32L÷22.4L/mol=1.8mol，5/6x+7/6y=42.56L÷22.4L/mol=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。