Question

氮元素的单质及其化合物的研究和应用在工农业生产中有着非常重要的地位。工业制硝酸的主要反应之一是
（1）如果将4mol NH₃和5mol O₂放入容器中，达到平衡时放出热量0.8akJ，则平衡时NH₃的转化率为     。
（2）在一定条件下，容积固定的密闭容器中进行上述反应，NO的浓度与时间关系如图所示，则NO的a、b、c三点的反应速率v（a正）、v（b逆）、v（c正）的大小关系是         。

（3）t℃时，在容积固定的密闭容器中发生上述反应，容器内各物质的浓度如下表：

①第2min到第4mim，反应速率v（O₂）=            ；
②第2min时改变了条件，改变的条件可能是         （从所给选项中选择）；

A．降低温度

B．增加了生成物

C．减小压强

D．使用了高效催化剂

③在与第4min相同的温度下，若起始向容器中加入NH₃、O₂、NO和H₂O（g）的浓度都为2moI/L，则该反应       （填“正反应方向进行”、“逆反应方向进行”、“不移动”）。
（4）硝酸厂的尾气含有氮氧化物，不经处理直接排放将污染空气。尿素（H₂NCONH₂）是一种非常重要的高氮化肥，在温度70—95℃时，工业尾气中的NO、NO₂可以用尿素溶液吸收，将其转化为N₂，尿素与NO、NO₂三者等物质的量反应的化学方程式为         。
（5）目前科学家探索利用燃料气体中的甲烷等将氮氧化物还原为氮气和水，其反应机理为：


则1mol甲烷直接将NO₂还原为N₂的烩变为____         。

Answer 1

（14分，每空2分）（1）80%  (2)υ(a正)＞υ(b逆)＝υ(c正)
（3）①0.75mol/(L·min)（不带单位给1分） ②D ③正反应方向进行
（4）CO(NH₂)₂＋NO＋NO₂CO₂＋2N₂＋2H₂O
（5）△H＝－867kJ/mol（或－867kJ·mol^－1）（无负号不给分）

试题分析：（1）根据热化学方程式可知，若达到平衡时放出热量0.8akJ，则消耗氨气的物质的量是＝3.2mol，所以氨气的转化率是×100%＝80%。
（2）根据图像可知，a点煤油达到平衡状态，b和c点NO的浓度不再发生变化，属于平衡状态，因此NO的a、b、c三点的反应速率v（a正）、v（b逆）、v（c正）的大小关系是υ(a正)＞υ(b逆)＝υ(c正)。
（3）①根据表中数据可知，第2min到第4mim内氧气的浓度减少了4.5mol/L－3.0mol＝1.5mol/L，所以反应速率v（O₂）＝1.5mol/L÷2min＝0.75mol/(L·min)。
②根据表中数据可知，前2分钟内氧气的浓度减少5.5mol/L－4.5mol＝1.0mol/L，即第2min时反应速率明显高于前2分钟的反应速率，所以改变的条件可能是使用了高效催化剂，答案选D。
③根据表中数据可知，平衡时NH₃、O₂、NO和H₂O（g）的浓度（2moI/L）分别是2.0、3.0、2.0、3.0，所以该温度下反应的平衡常数K＝＝。如果起始向容器中加入NH₃、O₂、NO和H₂O（g）的浓度都为2moI/L，则此时Q＝＝0.5＞，所以该反应正反应方向进行。
（4）根据原子守恒可知，反应中除了生成氮气以外，还有CO₂和水产生，则该反应的化学方程式是CO(NH₂)₂＋NO＋NO₂CO₂＋2N₂＋2H₂O。
（5）根据盖斯定律可知，两式相加即得到2CH₄(g)＋4NO₂(g)＝2CO₂(g)＋2N₂(g)＋4H₂O(g)，所以该反应的反应热△H＝－574kJ/mol－1160kJ/mol＝－1734kJ/mol，则1mol甲烷直接将NO₂还原为N₂的烩变为△H＝－1734kJ/mol÷2＝－867kJ/mol。