Question

【题目】氮及其化合物对环境具有显著影响。

（1）已知汽车气缸中氮及其化合物发生如下反应：

①N2(g)+O2(g) 2NO(g) △H=+180 kJ/mol

②N2(g)+2O2(g) 2NO2(g) △H=+68 kJ/mol

则2NO(g)+O2(g) 2NO2(g) △H=_____kJ/mol

（2）对于反应2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)的反应历程如下：

第一步：2NO(g)N2O2(g)(快速平衡)

第二步：N2O2(g)+O2(g)2NO(g)(慢反应)

其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡，第一步反应中：υ正=k1 正·c2(NO)，υ 逆=k1 逆·c(N2O2)，k1正、k1 逆为速率常数，仅受温度影响。下列叙述正确的是_____

a．整个反应的速率由第一步反应速率决定

b．同一温度下，平衡时第一步反应的越大，反应正向程度越大

c．第二步反应速率慢，因而平衡转化率也低

d．第二步反应的活化能比第一步反应的活化能高

（3）将氨气与二氧化碳在有催化剂的反应器中反应 △H=－87.0 kJ/mol，体系中尿素的产率和催化剂的活性与温度的关系如图1所示：

①a点_____(填是或不是)处于平衡状态，T1之后尿素产率下降的原因可能是 _____________。

②实际生产中，原料气带有水蒸气，图2表示CO2的转化率与氨碳比、水碳比的变化关系。曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ对应的水碳比最大的是_____，测得b点氨的转化率为30％，则x=______________。

（4）N2H4可作火箭推进剂。已知25℃时N2H4水溶液呈弱碱性：N2H4+H2ON2H5++OH- K1=；N2H5++H2ON2H62++OH - K2=；

①25℃时，向N2H4水溶液中加入H2SO4，欲使c(N2H5+ )＞c(N2H4 )，同时c(N2H5+)>c(N2H62+)，应控制溶液pH范围__________(用含a、b式子表示)。

②水合肼(N2H4·H2O)的性质类似一水合氨，与硫酸反应可以生成酸式盐，该盐的化学式为__________。

Answer 1

【答案】-112 bd 不是 升高温度，平衡逆向移动，产率下降，且催化剂的活性降低 Ⅰ 4 14-b＜pH＜14-a (N2H6)(HSO4)2

【解析】

(1)根据盖斯定律分析解答；

(2)a．整个反应的速率由慢反应决定；

b．υ正=k1 正·c2(NO)，υ 逆=k1 逆·c(N2O2)，反应达平衡时，υ正=υ逆，所以=K（该化学平衡常数），据此进行分析；

c．反应速率与转化率无关；

d．相同温度下，第一步反应快速达到平衡，第二步是慢反应；据此分析判断；

(3)①产率最高之前，反应未达到平衡状态；结合温度对平衡移动及催化剂的影响回答；

②氨碳比相同时，增大水蒸气的含量，平衡逆向移动，二氧化碳的转化率减小，结合图象分析判断水碳比最大的曲线；根据图象，b点时，=x，α(CO2)=60%，α(NH3)=30%，结合2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(g)计算解答；

(4)①N2H4+H2ON2H5++OH- K1=1×10-a；N2H5++H2ON2H62++OH- K2=1×10-b，根据平衡常数表达式结合c(N2H5+)＞c(N2H4)，同时c(N2H5+)＞c(N2H62+)，计算c(OH-)的范围，从而计算pH的范围；

②水合肼的性质类似一水合氨，在水中应该能电离产生N2H62+和OH-，据此分析判断与硫酸反应生成的酸式盐的化学式。

(1)已知①N2(g)+O2(g)2NO(g)△H=+180 kJmol-1，②N2(g)+2O2(g)2NO2(g)△H=+68 kJmol-1，根据盖斯定律，反应②-①得：2NO(g)+O2(g)=2NO2(g) △H=(-180+68)kJmol-1 =-112kJ/mol，故答案为：-112；

(2)a．整个反应的速率由慢反应决定，即由第二步反应速率决定，故a错误；

b．根据①同一温度下，平衡时第一步反应的越大，化学平衡常数越大，则反应正向进行程度越大，故b正确；

c．反应速率的快慢与转化率无关，转化率与反应的限度有关，故c错误；

d．相同温度下，第一步反应快速达到平衡，第二步是慢反应，则第二步的活化能比第一步的活化能高，故d正确；

故答案为：bd；

(3)①产率最高之前，未达到平衡状态，故a点不是平衡点；反应为放热反应，达到平衡之后，升高温度，平衡逆向移动，产率下降，且催化剂的活性降低；

故答案为：不是；升高温度，平衡逆向移动，产率下降，且催化剂的活性降低；

②氨碳比相同时，增大水蒸气的含量，平衡逆向移动，二氧化碳的转化率减小，根据图象，氨碳比相同时，曲线Ⅲ的二氧化碳的转化率大，所以曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ对应的水碳比最大的是为Ⅰ；根据图象，b点时，=x，α(CO2)=60%，α(NH3)=30%，假设二氧化碳为1mol，则氨气为xmol，转化的二氧化碳为0.6mol，根据2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(g)，转化的氨气为1.2mol，则α(NH3)=×100%=0.3，解得：x=4，故答案为：Ⅰ；4；

(4)①N2H4+H2ON2H5++OH- K1=1×10-a；N2H5++H2ON2H62++OH- K2=1×10-b，可知K1==1×10-a，K2==1×10-b，欲使c(N2H5+)＞c(N2H4)，同时c(N2H5+)＞c(N2H62+)，则1×10-b＜c(OH-)＜1×10-a，即应控制溶液pH范围为14-b＜pH＜14-a，故答案为：14-b＜pH＜14-a；

②水合肼的性质类似一水合氨，在水中应该能电离产生N2H62+和OH-，因此它与硫酸反应生成的酸式盐的化学式为(N2H6)(HSO4)2，故答案为：(N2H6)(HSO4)2。