Question

【題目】氮及其化合物是科學家們一直在探究的問題，它們在工農業生產和生命活動中起著重要的作用。回答下列問題：

（一）已知① H2O(g)=H2O(1) △H=-44kJmol-1

②N2(g)+O2(g)2NO(g) △H=+180.5kJmol-1

③4NO(g)+6H2O(g)4NH3(g)+5O2(g) △H=+l025kJmol-1

寫出NH3(g)和O2(g)在一定條件下轉化為N2(g)與液態水的熱化學方程式_________

（二）工業合成氨的原理為：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H =-92.4kJmol-1。合成時反應溫度控制在500℃，壓強是2×l07~5×l07Pa，鐵觸媒做催化劑。

（1）下列反應條件的控制不能用勒夏特列原理解釋的是_________。

A．及時分離出NH3

B．使用鐵觸媒做催化劑

C．反應溫度控制在500℃左右

D．反應時壓強控制在2×l07~5×l07Pa

（2）一定溫度下，將1molN2和3molH2置于一恒定容積的密閉容器中反應，一段時間后反應達到平衡狀態。下列說法中正確的是________。

A．單位時間內，有3mol H-H生成的同時又6md N-H斷裂，說明反應達到平衡狀態

B．N2和H2的物質的量之比保持不變時，說明反應達到平衡狀態

C．達到平衡狀態時，混合氣體的平均相對分子質量變大

D．達到平衡狀態后,再充入2molNH3，重新達到平衡后，N2的體積分數變小

（三）如圖表示H2的轉化率與起始投料比（n(N2)∶n(H2)）、壓強的變化關系，則與曲線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ對應的壓強P1、P2、P3 從高到低的順序是_________________；測得B（X，60）點時N2的轉化率為50%，則X=________。

（四）一定溫度下，將lmolN2和3molH2置于一密閉容器中反應，測得平衡時容器的總壓為P，NH3的物質的量分數為20%，列式計算出此時的平衡常數Kp=________（用平衡分壓代替平衡濃度進行計算，分壓=總壓×體積分數，可不化簡）。

（五）以NO原料，通過電解的方法可以制備NH4NO3，其總反應是8NO+7H2O=3NH4NO3+2HNO3，寫出以惰性材料作電極的陽極反應式：_______________。

Answer 1

【答案】 4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(1) △H=-1650kJ/mol BC CD P1>P2>P3 2∶5 NO+2H2O-3e-=4H++NO3-

【解析】（一）已知① H2O(g)=H2O(1) △H=-44kJmol-1，②N2(g)+O2(g)2NO(g) △H=+180.5kJmol-1，③4NO(g)+6H2O(g)4NH3(g)+5O2(g) △H=+l025kJmol-1，根據蓋斯定律，將①×6-②×2-③得：4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(1) △H=（-44kJmol-1）×6-（+180.5kJmol-1）×2-（+l025kJmol-1）=-1650kJ/mol，故答案為：4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(1) △H=-1650kJ/mol；

（二）（1）A．及時分離出NH3，減小了氨氣的濃度，平衡正向移動，能用勒夏特列原理解釋，不選；B．使用鐵觸媒做催化劑，平衡不移動，不能用勒夏特列原理解釋，選；C．正反應為放熱反應，升高溫度，平衡逆向移動，不利于氨的合成，反應溫度控制在500℃左右是提高反應速率和催化劑的活性，不能用勒夏特列原理解釋，選；D．該反應屬于氣體體積減小的反應，增大壓強有利于平衡正向移動，能用勒夏特列原理解釋，不選；故選BC；

（2）A．單位時間內，有3mol H-H生成的同時必定6md N-H斷裂，不能說明反應達到平衡狀態，錯誤；B．根據方程式，起始是N2和H2的物質的量之比等于化學計量數之比，反應過程中N2和H2的物質的量之比始終保持不變，不能說明反應達到平衡狀態C．反應后，氣體的物質的量減小，質量不變，因此達到平衡狀態時，混合氣體的平均相對分子質量變大，正確；D．達到平衡狀態后，再充入2molNH3，相當于增大壓強，平衡正向移動，重新達到平衡后，N2的體積分數變小 ，正確；故選CD；

（三）分析圖象變化可知：在投料比一定時，曲線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ對應的氫氣的轉化率依次降低，因此壓強依次減小，故P1>P2>P3；設起始量氫氣為x，氮氣物質的量為y；根據題意和圖像，N2的轉化率為50%，H2的轉化率為60%，

N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

yx

0.5y 0.6x

則0.5y：0.6x=1：3，解得= ，即X=，故答案為：P1>P2>P3； ；

（四） N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

起始（mol） 1 3 0

反應 x 3x 2x

平衡 1-x 3-3x 2x

則×100%=20%，解得x=mol，NH3的物質的量分數為÷=20%，N2的物質的量分數為20%，H2的物質的量分數為60%， 平衡常數Kp= ，故答案為： ；

（五）根據總反應：8NO+7H2O=3NH4NO3+2HNO3，陽極發生氧化反應，一氧化氮失去電子生成硝酸根離子，電極反應式為NO+2H2O-3e-=4H++NO3-，故答案為：NO+2H2O-3e-=4H++NO3-。