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0.6mol H₂和0.4mol N₂置于容積為2L的密閉容器中（壓強為mPa）發(fā)生反應：3H₂+N₂?2NH₃△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1示：8min內(nèi)分鐘NH₃的平均生成速率為

 

mol?L^-1?min^-1．
（2）仍在T℃時，將0.6mol H₂和0.4mol N₂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
⑦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

考點：化學平衡移動原理,反應熱和焓變,反應速率的定量表示方法,化學平衡的影響因素,化學平衡狀態(tài)的判斷,有關混合物反應的計算

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）在溫度和體積一定的條件下，壓強之比等于物質(zhì)的量之比，所以平衡時氣體總物質(zhì)的量為0.8×（0.4+0.6）mol=0.8mol，根據(jù)N₂+3H₂?2NH₃△n=2可知，生成的氨氣為0.2mol，再根據(jù)v=

△c

t

計算速率；
（2）①合成氨反應為體積減小的放熱反應，根據(jù)平衡時的特征即正逆反應速率相等，組成不變等判斷；
②在①中是恒容條件，而本題是恒壓條件，根據(jù)合成氨反應為體積減小的可以判斷；
③在圖2中逆反應速率減小，正反應速率增大，據(jù)此判斷；
（3）根據(jù)蓋斯定律可以寫出熱化學方程式，根據(jù)電子得失守恒和元素守恒可以計算出體積比；

解答： 解：（1）在溫度和體積一定的條件下，壓強之比等于物質(zhì)的量之比，所以平衡時氣體總物質(zhì)的量為0.8×（0.4+0.6）mol=0.8mol，根據(jù)N₂+3H₂?2NH₃△n=2可知，生成的氨氣為0.2mol，再根據(jù)v=

△c

t

計算得速率為

0.2mol 2L

8min

=0.0125mol?L^-1?min^-1，故答案為：0.0125；
（2）①合成氨反應為體積減小的放熱反應，根據(jù)平衡時的特征即正逆反應速率相等，組成不變等判斷，
a．容器內(nèi)N₂、H₂、NH₃的濃度之比與起始量有關，與反應是否處于平衡狀態(tài)無關，故a錯誤；
b．3v_正（N₂）=v_逆（H₂），反應速率等于計量數(shù)之比，說明正逆反應速率相等，故b正確；
c．反應處于平衡時，2v_正（H₂）=3v_逆（NH₃），故c錯誤；
d．反應前后壓強不變，體積變化，質(zhì)量守恒，所以混合氣體的密度保持不變時說明反應已經(jīng)處于平衡狀態(tài)，故d正確；
e．反應前后質(zhì)量守恒，物質(zhì)的量變小，所以當容器中氣體的平均相對分子質(zhì)量不隨時間而變化時，說明反應處于平衡狀態(tài)，故e正確；
故選bde；
②在①中是恒容條件，而本題是恒壓條件，達到平衡時壓強比①中的大，而反應是體積減小，根據(jù)平衡移動原理，可知①中的大，故答案為：變大；
③在圖2中逆反應速率減小，正反應速率增大，所以溫度和壓強都不變，因為溫度和壓強都只能使正逆反應速率都增大或都減小，所以改變的條件是只有增加反應物濃度，容器體積增大，所以在增大反應物濃度的同時生成物濃度減小，故選c；
（3）在反應①2NH₃（g）+5NO₂（g）═7NO（g）+3H₂O（g）△H=-akJ?mol^-1和反應②4NH₃（g）+6NO（g）═5N₂（g）+6H₂O（g）△H=-bkJ?mol^-1中根據(jù)蓋斯定律，將（①×6+②×7）/5可得熱化學方程式為6NO₂（g）+8NH₃（g）═7N₂（g）+12H₂O（g）△H=-

6a+7b

5

kJ?mol^-1；
混合氣體40.32L為1.8mol，氮氣42.56L為1.9mol，根據(jù)N原子守恒可求得參加反應的氨的物質(zhì)的量． 
n（NH₃）+1.8mol=1.9mol×2，n（NH₃）=2mol．
根據(jù)氧化還原反應中得失電子守恒可求得NO與NO₂的物質(zhì)的量．
設為NO的物質(zhì)的量X，NO₂的物質(zhì)的量為（1.8mol-X），
2mol×3=Xmol×2+（1.8-X）mol×4，X=0.6mol，（1.8mol-X）=1.2mol，
NO與NO₂體積比為0.6：1.2=1：2，
故答案為6NO₂（g）+8NH₃（g）═7N₂（g）+12H₂O（g）△H=-

6a+7b

5

kJ?mol^-1：1：2；．

點評：本題主要考查了化學反應速率的計算、平衡狀態(tài)的判斷、熱化學反應方程式的書寫、氧化還原反應的計算等知識點，難度中等，有一定的綜合性．