Question

【题目】研究氮的氧化物具有重要意义。回答下列问题：

（1）2016年10月19日“天宫二号”与“神舟十一号”顺利实现太空交会对接。运载火箭用的是一种叫肼（N2H4）的燃料和氧化剂NO2，两者反应生成氮气和气态水。

已知： N2 (g) ＋ 2O2 (g) ＝ 2NO2 (g) △H = +67.7 kJ·mol－1

N2 H4 (g) ＋O2 (g) ＝ N2 (g) ＋2H2 O (g) △H =－543 kJ·mol－1

①写出肼和NO2反应的热化学方程式__________________________________。

②若已知： 2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(g)　 ΔH1＝－Q1 kJ·mol-1；

2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(l) ΔH2＝－Q2 kJ·mol-1，

则 Q1_________Q2（填“＞”“＜”或“=”）。

（2）汽车尾气净化器中发生的反应为2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)。一定条件下，在三个体积均为1.0　L恒容密闭容器中发生上述反应，测得有关实验数据如下：

容器	温度/（℃）	起始物质的量（mol)				平衡物质的量（mol)
		NO	CO	N2	CO2	N2	CO2
I	400	0.2	0.2	0	0		0.12
II	400	0.4	0.4	0	0		x
III	300	0	0	0.1	0.2	0.075

①容器I中达到平衡所需时间2 s，则v(N2)＝_______；

②x_____0.24(填“＞”、“＝”、“＜”)；△Ｈ_____0 (填“＞”、“＝”、“＜”)；

③若起始时向I中充入NO、CO各0.1 mol，N2、CO2各0.0 5 mol，开始时v(正)

___ v(逆) (填“＞”、“＝”、“＜”)。

（3）SCR和NSR技术可有效降低柴油发动机在空气过量条件下的NOx排放。

①SCR（选择性催化还原）工作原理：

尿素溶液浓度影响NO2的转化，控制尿素的浓度非常关键。测定溶液中尿素（M=60 g·mol 1）含量的方法如下：取a g尿素溶液，将所含氮完全转化为NH3，所得NH3用过量的V1 mL c1 mol·L1 H2SO4溶液吸收完全，剩余H2SO4用V2 mL c2 mol·L1 NaOH溶液恰好中和，则尿素溶液中溶质的质量分数是________________________。

②NSR（NOx储存还原）工作原理：

NOx的储存和还原在不同时段交替进行，如图a所示。

通过BaO和Ba(NO3)2的相互转化实现NOx的储存和还原。储存NOx的物质是_______;

用H2模拟尾气中还原性气体研究了Ba(NO3)2的催化还原过程，该过程分两步进行，图b表示该过程相关物质浓度随时间的变化关系。第一步反应消耗的H2与Ba(NO3)2的物质的量之比是__________。

Answer 1

【答案】 2N2H4(g)＋2NO2(g) = 3N2(g)＋4H2O(g) ΔH =－1153.7 kJ·mol－1 ＜ 0.03 molL1·s1 ＞ ＜ ＞ 3(2c1V1－c2V2) /100a或 BaO 8∶1

【解析】

（1）①将题干中给出的热化学方程式依次编号为①、②，利用“盖斯定律”，②×2－①可得N2H4与NO2反应生成氮气和水蒸气的热化学方程式：2N2H4(g)＋2NO2(g)===3N2(g)＋4H2O(g) ΔH＝[(－543)×2－67.7]kJ·mol－1＝－1153.7kJ·mol－1。答案为：2N2H4(g)＋2NO2(g)===3N2(g)＋4H2O(g) ΔH＝－1153.7kJ·mol－1。

②若已知2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(g) ΔH1＝－Q1 kJ·mol-1；2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(l) ΔH2＝－Q2 kJ·mol-1，因为2H2O(g)= 2H2O(l) ΔH<0，所以 Q1＜Q2（填“＞”“＜”或“=”）。

(2)由表格中数据,时I中,

开始 0.2 0.2 0 0
变化 0.12 0.12 0.06 0.12
平衡 0.08 0.08 0.06 0.12

①达到平衡所需时间2 s，则v(N2)＝=0.03mol/(L.S)

②根据①求此反应的平衡常数为, 由表格中数据,时II中,

开始 0.4 0.4 0 0
变化 0.24 0.24 0.12 0.24
平衡 0.16 0.16 0.12 0.24

K1==10.55<21.09，，
由表格中数据,300时III中,

开始 0 0 0.1 0.2
变化 0.05 0.05 0.025 0.15
平衡 0.05 0.05 0.075 0.15

K2==1，85 , =0.54，为正反应的平衡常数，小于K1，所以正反应为放热反应。答案：>，<.。
③起始时向I中充入NO、CO各为0.1mol、N2、CO2各0.05mol, QC==12.5

,平衡正向移动,开始时,答案：>

(3) ①取a g尿素溶液,将所含氮完全转化为NH3,所得NH3用过量的V1 mLc1mol/L 的H2SO4溶液吸收完全,产物为(NH4)2SO4,发生的反应为

2NH3+ H2SO4═(NH4)2SO4,剩余H2SO4用V2mLc2molNaHO 溶液恰好中和,则参与吸收氨气的硫酸的物质的量为,根据反应关系,氨气的物质的量为,根据N元素守恒,尿素的物质的量为n(尿素),则尿素的质量为(尿素),则尿素溶液中溶质的质量分数是
因此，本题正确答案是:；
②通过BaO和Ba(NO3)2的相互转化实现NOx的储存和还原。储存NOx的物质是：BaO。

第一步反应中H2被氧化生成水,化合价由0价升高到+1价,Ba(NO)3的N元素化合价由+5价降低到-3价,生成氨气,则1molBa(NO)3生成氨气转移16mol电子,参加反应的氢气的物质的量为=8，则 第一步反应消耗的Ba(NO)3与H2的物质的量之比是1：8因此，本题正确答案是:1：8;