Question

【題目】氮及其化合物在生活和生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。

I.(1)N2O是一種典型的溫空氣體，在一定條件下，其分解的化學(xué)方程式為:2N2O(g)==2N2(g) +O2(g) △H________________。

(2)已知一定條件下有下列反應(yīng):

①2N2O5(g)4NO2(g)+ O2(g) △H1

②2NO2(g)2NO(g)+ O2(g) △H2

③2NaOH(aq)+ N2O5(g)2NaNO3(aq)+H2O(1) △H3

寫(xiě)出NO與O2的混合物溶于NaOH 溶液生成硝酸鹽的熱化學(xué)方程式_____________________________。在容積為2L 的恒容密閉容器中充入1.00mol N2O5，假設(shè)在T℃時(shí)只發(fā)生反應(yīng)①、②，若達(dá)到平衡狀態(tài)后O2 為1.00mol，NO2為0.400mol，則T℃時(shí)反應(yīng)①的平衡常數(shù)的值為_______________________。

II.聯(lián)氨(N2H4)是一種綠色環(huán)保的還原劑，其氧化產(chǎn)物為氮?dú)狻?/span>

(3)聯(lián)氨為二元弱堿，在水中的電離方式與氨相似，寫(xiě)出聯(lián)氨與過(guò)量鹽酸反應(yīng)的離子方程式_______________。

(4)在高溫下，N2H4可完全分解為NH3、N2及H2，實(shí)驗(yàn)測(cè)得分解產(chǎn)物中N2與H2的物質(zhì)的量之比為3:2，則該分解反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________________________________。

(5)SCR法是工業(yè)上消除氮氧化物的常用方法，反應(yīng)原理為:4NH3(g) +4NO(g) +O2(g) 4N2(g) +6H2O(g)△H<0其他條件相同，某2L密閉容器中分別投入2mol NH3、2molNO、lmolO2，在甲、乙兩種催化劑作用下，NO轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如圖所示。下列敘述不正確的是_________。

A.在催化劑甲作用下，圖中Y點(diǎn)處(210℃) NO的轉(zhuǎn)化率一定不是該溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率

B.在催化劑甲作用下，高于210℃時(shí)，NO轉(zhuǎn)化率降低的原因可能是催化劑活性降低

C.300℃時(shí)，NO的平衡轉(zhuǎn)化率M點(diǎn)高于Z點(diǎn)的原因是乙催化劑催化效率高

D.其他條件不變，增加NH3的濃度，正反應(yīng)速率增大，逆反應(yīng)速率減小，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)

III.NH3是一種重要的化工原料。

(6)NH3和Cr2O3 固體高溫下可以制備多功能材料CrN晶體，其反應(yīng)為Cr2O3 (s) +2NH3(g) 2CrN(s)+3H2O(g)。在800℃時(shí)，為降低相同時(shí)間內(nèi)收集到的粗產(chǎn)品中氧的含量，通過(guò)提高反應(yīng)器中NH3(g)流量的工藝手段達(dá)成，請(qǐng)解釋可能的原因_____________________________________________。

Answer 1

【答案】 一定不能 因?yàn)槟娣磻?yīng)的△S<0，△H>0，所以逆反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行 4NO(g) +3O2(g)+4NaOH(aq)=4NaNO3(aq)+2H2O(1) △H=2△H3-△H1-2△H2 8.00×10-2 N2H4+2H+=N2H62+ 7N2H48NH3+2H2 +3N2 CD 提高NH3流量相當(dāng)于使c(NH3)增大，若反應(yīng)未達(dá)到平衡，反應(yīng)物濃度增大反應(yīng)速率加快，一定時(shí)間內(nèi)Cr2O3轉(zhuǎn)化率提高，若反應(yīng)達(dá)創(chuàng)平衡，反應(yīng)物濃度增加且?guī)ё逪2O，都使平衡正移，提高Cr2O3轉(zhuǎn)化率。

【解析】I.(1) 該反應(yīng)2N2O(g)==2N2(g)+O2(g) △H2(g)+O2(g)= 2N2O(g) △H>O，△S<0，反應(yīng)一定不能自發(fā)進(jìn)行；正確答案：一定不能；因?yàn)槟娣磻?yīng)的△S<0，△H>0，所以逆反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行。

(2)根據(jù)蓋斯定律：③×2-（①+②×2）可得4NO(g)+3O2(g)+4NaOH(aq)=4NaNO3(aq)+2H2O(1)，△H=2△H3-△H1-2△H2；

根據(jù)第一個(gè)反應(yīng)，設(shè)反應(yīng)生成氧氣xmol，進(jìn)行如下計(jì)算：

2N2O5(g) 4NO2(g)+ O2(g)

起始量 1 0 0

變化量 2x 4x x

平衡量 1-2x 4x x

根據(jù)第二個(gè)反應(yīng)，設(shè)反應(yīng)生成氧氣ymol ，進(jìn)行如下計(jì)算：

2NO2(g) 2NO(g)+ O2(g)

起始量 4x 0 x

變化量 2y 2y y

平衡量 4x -2y 2y y

若達(dá)到平衡狀態(tài)后O2為1.00mol，NO2為0.400mol，則y=1.00mol，4x-2y=0.4，x=0.6 mol，所以針對(duì)于第一個(gè)反應(yīng)來(lái)講：平衡時(shí)各物質(zhì)濃度分別為：c(N2O5)=0.8/2=0.4mol/L, c(NO2)=2.4/2=1.2 mol/L, c(O2)=0.6/2=0.3 mol/L,根據(jù)平衡常數(shù)K= c(O2)×c4(NO2)/ c2(N2O5)=0.3×1.24/0.42=8.00×10-2；正確答案：4NO(g)+3O2(g)+4NaOH(aq)=4NaNO3(aq)+2H2O(1)△H=2△H3-△H1-2△H2；8.00×10-2。

II. (3)聯(lián)氨為二元弱堿，電離方程式為：N2H4＋H2ON2H+5＋OH－，N2H+5 +H2ON2H2+6+ OH－，加入過(guò)量鹽酸后，中和了氫氧根離子，平衡右移，生成了N2H2+6，聯(lián)氨與過(guò)量鹽酸反應(yīng)的離子方程式N2H4+2H+=N2H62+；正確答案：N2H4+2H+=N2H62+。

(4)在高溫下，N2H4可完全分解為NH3、N2及H2，實(shí)驗(yàn)測(cè)得分解產(chǎn)物中N2與H2的物質(zhì)的量之比為3:2，則該分解反應(yīng)的化學(xué)方程式為7N2H48NH3+2H2+3N2；正確答案：7N2H48NH3+2H2+3N2。

(5)該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高，平衡逆向移動(dòng)，NO的轉(zhuǎn)化率降低，在催化劑甲作用下，圖中Y點(diǎn)處（210℃) NO的轉(zhuǎn)化率應(yīng)小于平衡時(shí)X點(diǎn)的轉(zhuǎn)化率，而Y點(diǎn)反應(yīng)而大，則一定不是該溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率，A正確；在催化劑甲作用下，高于210℃時(shí)，NO轉(zhuǎn)化率降低的原因可能是催化劑活性降低，B正確；300℃時(shí)，M點(diǎn)的NO平衡轉(zhuǎn)化率高于Z點(diǎn)原因也可能是不同催化劑在相同溫度的活性不同引起的，C錯(cuò)誤；其他條件不變，增加NH3的濃度，正逆反應(yīng)速率都增大，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，D錯(cuò)誤；正確選項(xiàng)CD。

III. (6) 根據(jù)反應(yīng)為Cr2O3 (s) +2NH3(g) 2CrN(s)+3H2O(g)，在800℃時(shí)，為降低相同時(shí)間內(nèi)收集到的粗產(chǎn)品中氧的含量，通過(guò)提高反應(yīng)器中NH3(g)流量的工藝手段達(dá)成，可能的原因是：提高NH3流量相當(dāng)于使c(NH3)增大若反應(yīng)未達(dá)到平衡，反應(yīng)物濃度增大反應(yīng)速率加快，一定時(shí)間內(nèi)Cr2O3轉(zhuǎn)化率提高，若反應(yīng)達(dá)創(chuàng)平衡，反應(yīng)物濃度增加且?guī)ё逪2O，都使平衡正移，提高Cr2O3轉(zhuǎn)化率；正確答案：提高NH3流量相當(dāng)于使c(NH3)增大，若反應(yīng)未達(dá)到平衡，反應(yīng)物濃度增大反應(yīng)速率加快，一定時(shí)間內(nèi)Cr2O3轉(zhuǎn)化率提高，若反應(yīng)達(dá)創(chuàng)平衡，反應(yīng)物濃度增加且?guī)ё逪2O，都使平衡正移，提高Cr2O3轉(zhuǎn)化率。