Question

【題目】氮的化合物用途廣泛。回答下列問題：

（1）在一定條件下，氮氣能和水蒸氣反應生成氨氣和氧氣2N2（g）＋6H2O（g）=4NH3（g）＋3O2（g）△H，與該反應相關的化學鍵鍵能數據如下：

化學鍵	N≡N	H—O	N—H	O=O
E（kJ/mol）	946	463	391	496

則該反應的△H＝________kJ·mol-1。

（2）在恒容密閉容器中充入2 mol N2O5與1molO2發生反應4NO2 (g) + O2 (g) 2N2O5 (g) △H。

①已知在不同溫度下測得N2O5的物質的量隨時間的變化如圖所示，該反應的△H_____0（填“＞”“＜”或“＝”）。高溫下該反應能逆向自發進行，其原因是___________________。

②下列有關該反應的說法正確的是_______（填標號）。

A．擴大容器體積，平衡向逆反應方向移動，混合氣體顏色變深

B．恒溫恒容，再充入2 mol NO2和1molO2，再次達到平衡時，NO2的轉化率增大

C．恒溫恒容，當容器內的密度保持不變時，反應達到了平衡狀態

D．若該反應的平衡常數增大，則一定是降低了溫度

（3）N2O5是一種新型綠色硝化劑，其制備可以用硼氫化鈉燃料電池作電源，采用電解法制備得到N2O5，工作原理如圖所示。則硼氫化鈉燃料電池的負極反應式為_________。

（4）X、Y、Z、W分別是HNO3、NH4NO3、NaOH、NaNO2四種強電解質中的一種。下表是常溫下濃度均為0．01molL—1的X、Y、Z、W溶液的pH。將X、Y、Z各1mol同時溶于水中得到混合溶液，則混合溶液中各離子的濃度由大到小的順序為________。

0．01molL—1的溶液	X	Y	Z	W
pH	12	2	8.5	4.5

（5）氮的氧化物與懸浮在大氣中的海鹽粒子相互作用時，涉及如下反應：

I：2NO2(g)+NaCl(s) NaNO3 (s)+ClNO(g) K1

Ⅱ：2NO(g)+Cl2 (g) 2CNO(g) K2

①4NO2（g）＋2NaCl（s）2NaNO3（s）＋2NO（g）＋Cl2（g）的平衡常數K＝____（用K1、K2表示）。

②在恒溫條件下，向2L恒容密閉容器中加入0．2 mol NO和0．1 mol Cl2，10min時反應Ⅱ達到平衡，測得10min內v(ClNO)＝7.5×10-3molL-1min-1，則平衡時NO的轉化率α1=____；若其他條件不變，反應Ⅱ在恒壓條件下進行，平衡時NO的轉化率α2__α1（填“＞”“＜”或“＝”）。

Answer 1

【答案】+1268 < 逆反應方向的△S>0 BD BH4－+8OH－ 8e－= BO2－+6H2O c(Na+)>c(NO3)>c(NO2)>c(OH)>c(H+) 75% >

【解析】

（1）舊鍵斷裂吸收的能量減去新鍵生成釋放的能量值即為反應熱，1mol N2含有1mol N≡N，1 mol H2含有2 mol H-O，1mol NH3含有3 mol N-H，依據△H=反應物的總鍵能-生成物的總鍵能進行計算；
（2）①結合圖1和“先拐先平數值大”的原則可知，溫度Ⅰ<Ⅱ，再根據圖像中溫度升高時N2O5的物質量變化，判斷溫度升高時平衡移動方向，得出反應焓變，又自由能 = △H-T△S<0時，反應能夠自發進行，據此分析作答；
②

A. 擴大容器體積，平衡逆向移動，但各組分濃度都減小；
B. 恒溫恒容下，再充入2 mol NO2和1 mol O2，相當于加壓，平衡正向移動；
C. 容器體積不變，氣體質量不變；
D. 正反應放熱，降溫平衡正向移動；
（3）由圖2可知，原電池工作時Na+向正極移動，則原電池的左側為負極，BH4－在堿性條件發生氧化反應生成BO2－；
（4）X、Y、Z各1 molL-1同時溶于水中制得混合溶液，溶液中的溶質為等物質的量濃度的硝酸鈉和亞硝酸鈉，亞硝酸鈉能水解而使溶液呈堿性，則c（OH-）> c（H+），鈉離子和硝酸根離子都不水解，但鹽類水解較微弱，所以離子濃度大小關系是c（Na+）>c（NO3-）>c（NO2-）>c（OH-）>c（H+）；
（5）①已知：Ⅰ：2NO2（g）+NaCl（s）NaNO3（s）+ClNO（g），
Ⅱ：2NO（g）+Cl2（g）2ClNO（g），
根據蓋斯定律Ⅰ×2-Ⅱ可得：4NO2（g）+2NaCl（s）2NaNO3（s）+2NO（g）+Cl2（g），則該反應平衡常數為①的平衡常數平方與②的商；
②測得10min內v（ClNO）=7.5×10-3 molL-1min-1，則△n（ClNO）=7.5×10-3 molL-1min-1×10min×2L = 0.15 mol，由方程式計算參加反應NO、氯氣的物質的量，進而計算平衡時氯氣的物質的量、NO的轉化率；根據等效思想分析作答。

(1)△H=反應物的總鍵能-生成物的總鍵能= 2×946 kJ/mol+12×463 kJ/mol 12×391 kJ/mol 3×496 kJ/mol = +1268 kJ/mol，

故答案為：+1268；

(2)①由圖1可知，溫度Ⅱ>Ⅰ，升高溫度時升高時N2O5的物質量減小，說明平衡逆向移動，說明正反應放熱，即△H<0；該反應的正反應放熱，則逆反應吸熱，△H>0，若逆反應能夠自發進行，則其△HT△S<0，必須要△S>0，

故答案為：<；逆反應方向的△S>0；

②

A. 擴大容器體積，無論平衡怎樣移動，各組分濃度都減小，混合氣體顏色變淺，故A項錯誤；

B. 該反應的正反應方向是氣體分子數減少的方向。與開始加入比例相同加入反應物對反應物的轉化率的影響與加壓的影響相同，平衡正向移動，反應物轉化率增大，故B項正確；

C. 容器中氣體密度始終不變，所以密度不變不能說明反應達到平衡狀態，故C項錯誤；

D. 該反應為放熱反應，降溫平衡正向移動，化學平衡常數增大，故D項正確；

故答案為：BD；

(3)由圖2可知，硼氫化鈉燃料電池的左側為負極，BH4－在堿性條件發生氧化反應生成BO2－，電極反應式為：BH4－+8OH－ 8e－= BO2－+6H2O，

故答案為：BH4－+8OH－ 8e－= BO2－+6H2O；

(4)X、Y、Z各1molL1同時溶于水中制得混合溶液，溶液中的溶質為等物質的量濃度的硝酸鈉和亞硝酸鈉，亞硝酸鈉能水解而使溶液呈堿性，則c(OH)>c(H+),鈉離子和硝酸根離子都不水解，但鹽類水解較微弱，所以離子濃度大小關系是c(Na+) > c(NO3) > c(NO2) > c(OH) > c(H+)，

故答案為：c(Na+)>c(NO3)>c(NO2)>c(OH)>c(H+)；

(5) I：2NO2(g)+NaCl(s) NaNO3 (s)+ClNO(g) K1

Ⅱ：2CNO(g) K2

根據蓋斯定律，Ⅰ×2Ⅱ可得4NO2（g）+2NaCl（s）2NaNO3（s）+2NO（g）+Cl2（g），則該反應平衡常數K = ，

故答案為：；

(2)測得10min內v (ClNO) = 7.5×103 molL1min1，則△n(ClNO) = 7.5×103molL1min× 10 min × 2 L = 0.15 mol，

由方程式可知，參加反應氯氣的物質的量為0.15 mol× = 0.075 mol，故平衡時氯氣的物質的量為0.1 mol 0.075 mol = 0.025 mol；

參加反應NO物質的量為0.15 mol，則NO的轉化率為 × 100% = 75 %；

正反應為氣體物質的量減小的反應，恒溫恒容下條件下，到達平衡時壓強比起始壓強小，其他條件保持不變，反應(Ⅱ)在恒壓條件下進行,等效為在恒溫恒容下的平衡基礎上增大壓強，平衡正向移動，NO轉化率增大，故轉化率α2 > α1；

故答案為：75%；>。