Question

氮及其化合物在工農業生產中具有重要作用。
（1）某小組進行工業合成氨N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃(g) △H＜0的模擬研究，在1L密閉容器中，分別加入0.1mol N₂和0.3mol H₂。實驗①、②、③中c（N₂）隨時間（t）的變化如圖所示。

實驗②從開始到達到平衡狀態的過程中，用H₂表示的平均反應速率為        。與實驗①相比，．實驗②所采用的實驗條件可能為   （填字母），實驗③所采用的實驗條件可能為       （填字母）。
a．增大壓強b．減小壓強c．升高溫度d．降低溫度e．使用催化劑
（2）NH₃可用于處理廢氣中的氮氧化物，其反應原理為2NH₃(g)＋NO(g)＋NO₂(g)2N₂(g)＋3H₂O(g) △H＜0欲提高廢氣中氮氧化物的轉化率，可采取的措施是        （填字母）
a．升高溫度  b．增大壓強  c，增大NH₃的濃度
（3）NCl₃遇水發生水解反應，生成NH₃的同時得到      （填化學式）。ClO₂是廣譜高效消毒劑，制備原理為NCl₃＋6ClO₂^－＋3H₂O=NH₃↑＋6ClO₂＋3OH^－＋3Cl^－。若轉移1mol電子，則制取ClO₂的質量為             。
（4）25℃時，將amol·L^-1的氨水與bmol·L^-1鹽酸等體積混合，反應后溶液恰好顯中性，則a    b（填“＞”、“＜”或“=”）。用a、b表示NH₃·H₂O的電離平衡常數為     。

Answer 1

（12分）（1）0.012mol/（L?min）（2分） e（1分） c（1分） （2）c（2分）
（3）HClO（1分） 67.5（2分） （4）＞（1分） mol/L（2分）

解析試題分析：（1）根據圖像可知，實驗②中反應進行到10min到達平衡狀態，平衡時氮氣的物質的量濃度減少了＝0.1mol/L－0.06mol/L＝0.04mol/L。根據方程式可知，氫氣的濃度變化量△c（H₂）＝3△c（N₂）＝3×0.04mol/L＝0.12mol/L，所以υ(H₂)＝＝0.012mol/（L?min）；根據圖像可知，與實驗①相比，實驗②到達平衡所用時間比較短，反應速率較快，但平衡時氮氣的濃度不變，即改變條件平衡不移動。由于該反應正反應是氣體體積減小的反應，故實驗②的條件應是使用了催化劑，答案選e；根據圖像可知，與實驗①相比，實驗③到達平衡所用時間也比較短，反應速率較快，但平衡時氮氣的濃度增大，這說明改變體積平衡向逆反應移動。由于該反應正反應是體積減小的放熱反應，因此實驗③所采用的實驗條件是升高溫度，答案選c。
（2）提高廢氣中氮氧化物的轉化率，應改變條件使平衡向正反應移動，則：
a．該反應正反應是放熱反應，升高溫度，平衡向逆反應移動，氮氧化物的轉化率降低，故a錯誤；
b．該反應正反應是體積增大的反應，增大壓強，平衡向逆反應移動，氮氧化物的轉化率降低，故b錯誤；c．增大NH₃的濃度，平衡向正反應移動，氮氧化物的轉化率增大，故c正確，答案選c。
（3）NCl₃遇水發生水解反應生成NH₃，這說明NCl₃分子中負價原子結合水電離的H^＋，因此正價原子結合水電離的OH^－，所以生成NH₃的同時還得到HClO；反應中只有氯元素的化合價發生變化，氯元 素由NCl₃中+1降低為Cl^－中-1價，得到電子；由ClO₂^－中+3價升高為ClO₂中+4價，失去1個電子，即每生成1molClO₂，反應中就轉移1mol電子。所以當轉移1mol電子時，生成ClO₂的物質的量為1mol，質量為1mol×67.5g/mol＝67.5g。
（4）溶液顯中性，所以c(H⁺)＝c(OH^-)。根據溶液的電荷守恒可得：c(H⁺)+c(NH₄⁺)＝c(Cl^-)+ c(OH^-)，因此c（NH₄⁺）＝c（Cl^-）。氯化銨是強酸弱堿鹽，NH₄^＋水解，其水溶液呈酸性，因此要使氯化銨溶液呈中性，則氨水應稍微過量。因為鹽酸和氨水的體積相等，則氨水的物質的量濃度大于鹽酸，即a＞b；溶液中c(H⁺)＝c(OH^-)＝10^-7mol/L，c(NH₄⁺)＝c(Cl^-)＝0.5bmol/L，所以c(NH₃?H₂O)＝0.5amol/L－0.5bmol/L。電離常數只與溫度有關，則此時NH₃?H₂O的電離常數K_b＝＝mol/L.。
考點：考查反應速率的計算、外界條件對反應速率和平衡狀態的影響；氧化還原反應的有關計算；溶液酸堿性的判斷以及電離常數的計算等