Question

【題目】碳、氮、氧、鋁都為重要的短周期元素，其單質(zhì)及化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活中有重要作用。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）在密閉容器內(nèi)（反應(yīng)過(guò)程保持體積不變），使1molN2和3molH2混合發(fā)生下列反應(yīng)：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92.4kJ/mol。當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，N2和H2的濃度之比是_______；當(dāng)升高平衡體系的溫度，則混合氣體的平均式量______（將“增大”“減小”或“不變”）；當(dāng)達(dá)到平衡時(shí)，再向容器內(nèi)充入1mol N2，H2的轉(zhuǎn)化率_______（填“提高”“降低”或“不變”）；當(dāng)達(dá)到平衡時(shí)，將c(N2)、c(H2)、c(NH3)同時(shí)增大1倍，平衡_______移動(dòng)（填“正向”“逆向”或“不”）。

（2）由題干所述元素中的三種組成的某種強(qiáng)酸弱堿鹽的化學(xué)式為________，其溶于水能_____水的電離（填“促進(jìn)”或“抑制”），且使溶液的pH_______（填“升高”“降低”或“不變”），原因是_________（用離子方程式表示）。

（3）空氣是硝酸工業(yè)生產(chǎn)的重要原料，氨催化氧化是硝酸工業(yè)的基礎(chǔ)，氨氣在鐵觸媒作用下只發(fā)生主反應(yīng)①和副反應(yīng)②：

4NH3(g)+5O24NO+6H2O(g) △H=-905kJ/mol ①

4NH3(g)+3O22N2+6H2O(g) △H=-1268kJ/mol ②

①氮?dú)馀c氧氣反應(yīng)生成NO的熱化學(xué)方程式為______________________。

②在氧化爐中催化氧化時(shí)，有關(guān)物質(zhì)的產(chǎn)率與溫度的關(guān)系如圖。下列說(shuō)法中正確的是_____。

A.工業(yè)上氨催化氧化生成NO時(shí)，最佳溫度應(yīng)控制在780～840℃之間

B.工業(yè)上采用物料比在1.7～2.0，主要是為了提高反應(yīng)速率

C.加壓可提高NH3生成NO的轉(zhuǎn)化率

D.由圖可知，溫度高于900℃時(shí)，生成N2的副反應(yīng)增多，故NO產(chǎn)率降低

（4）M是重要的有機(jī)化工原料，其分子與H2O2含有相同的電子數(shù)，將1molM在氧氣中完全燃燒，只生成1molCO2和2molH2O，則M的化學(xué)式為_______。某種燃料電池采用鉑作為電極催化劑，以KOH溶液為電解質(zhì)，以M為燃料，以空氣為氧化劑。若該電池工作時(shí)消耗1molM，則電路中通過(guò)_____mol電子。

Answer 1

【答案】 1∶3 減小 提高 正向 Al(NO3)3 促進(jìn) 降低 Al3++3H2OAl(OH)3+3H+ N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH=+181.5 kJ·mol1 AD CH3OH 6

【解析】（1）在密閉容器內(nèi)（反應(yīng)過(guò)程保持體積不變），使1molN2和3molH2混合發(fā)生下列反應(yīng)：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92.4kJ/mol。氮?dú)夂蜌錃獍凑栈瘜W(xué)計(jì)量數(shù)之比充入進(jìn)行反應(yīng)，所以當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，N2和H2的濃度之比是1∶3；正反應(yīng)放熱，升高平衡體系的溫度，平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，混合氣體的物質(zhì)的量增加，總質(zhì)量不變，則混合氣體的平均式量減��；當(dāng)達(dá)到平衡時(shí)，再向容器內(nèi)充入1mol N2，平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行，所以H2的轉(zhuǎn)化率提高；當(dāng)達(dá)到平衡時(shí)，將c(N2)、c(H2)、c(NH3)同時(shí)增大1倍，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)；（2）由碳、氮、氧、鋁元素中的三種組成的某種強(qiáng)酸弱堿鹽是硝酸鋁，化學(xué)式為Al(NO3)3，鋁離子水解溶液顯酸性，即其溶于水能促進(jìn)水的電離，溶液的pH降低，水解方程式為Al3++3H2OAl(OH)3+3H+；（3）①已知：①、4NH3(g)+5O24NO+6H2O(g) △H=-905kJ/mol，②4NH3(g)+3O22N2+6H2O(g) △H=-1268kJ/mol，根據(jù)蓋斯定律可知（①－②）÷2即得到氮?dú)馀c氧氣反應(yīng)生成NO的熱化學(xué)方程式：N2(g)+O2(g)＝2NO(g) ΔH=+181.5 kJ·mol1；②A、根據(jù)圖像可知780～840℃之間生成的NO含量最高，所以工業(yè)上氨催化氧化生成NO時(shí)，最佳溫度應(yīng)控制在780～840℃之間，A正確；B、工業(yè)上采用物料比在1.7～2.0，主要是為了氨氣的轉(zhuǎn)化率，生成更多的NO，B錯(cuò)誤；C、正反應(yīng)體積增大，加壓平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，NH3生成NO的轉(zhuǎn)化率降低，C錯(cuò)誤；D、由圖可知，溫度高于900℃時(shí)，生成N2的副反應(yīng)增多，故NO產(chǎn)率降低，D正確，答案選AD；（4）M是重要的有機(jī)化工原料，其分子與H2O2含有相同的電子數(shù)，將1molM在氧氣中完全燃燒，只生成1molCO2和2molH2O，則根據(jù)原子守恒可知M的化學(xué)式為 CH3OH；甲醇中碳元素是-2價(jià)，反應(yīng)后轉(zhuǎn)化為CO2，升高到+4價(jià)，失去6個(gè)電子，所以電池工作時(shí)消耗1molM，則電路中通過(guò)6mol電子。