Question

氮及其化合物在工农业生产中具有重要作用。
（1）某小组进行工业合成氨N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃(g) △H＜0的模拟研究，在1L密闭容器中，分别加入0.1mol N₂和0.3mol H₂。实验①、②、③中c（N₂）随时间（t）的变化如图所示。

实验②从开始到达到平衡状态的过程中，用H₂表示的平均反应速率为        。与实验①相比，．实验②所采用的实验条件可能为   （填字母），实验③所采用的实验条件可能为       （填字母）。
a．增大压强b．减小压强c．升高温度d．降低温度e．使用催化剂
（2）NH₃可用于处理废气中的氮氧化物，其反应原理为2NH₃(g)＋NO(g)＋NO₂(g)2N₂(g)＋3H₂O(g) △H＜0欲提高废气中氮氧化物的转化率，可采取的措施是        （填字母）
a．升高温度  b．增大压强  c，增大NH₃的浓度
（3）NCl₃遇水发生水解反应，生成NH₃的同时得到      （填化学式）。ClO₂是广谱高效消毒剂，制备原理为NCl₃＋6ClO₂^－＋3H₂O=NH₃↑＋6ClO₂＋3OH^－＋3Cl^－。若转移1mol电子，则制取ClO₂的质量为             。
（4）25℃时，将amol·L^-1的氨水与bmol·L^-1盐酸等体积混合，反应后溶液恰好显中性，则a    b（填“＞”、“＜”或“=”）。用a、b表示NH₃·H₂O的电离平衡常数为     。

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）

解析试题分析：（1）根据图像可知，实验②中反应进行到10min到达平衡状态，平衡时氮气的物质的量浓度减少了＝0.1mol/L－0.06mol/L＝0.04mol/L。根据方程式可知，氢气的浓度变化量△c（H₂）＝3△c（N₂）＝3×0.04mol/L＝0.12mol/L，所以υ(H₂)＝＝0.012mol/（L?min）；根据图像可知，与实验①相比，实验②到达平衡所用时间比较短，反应速率较快，但平衡时氮气的浓度不变，即改变条件平衡不移动。由于该反应正反应是气体体积减小的反应，故实验②的条件应是使用了催化剂，答案选e；根据图像可知，与实验①相比，实验③到达平衡所用时间也比较短，反应速率较快，但平衡时氮气的浓度增大，这说明改变体积平衡向逆反应移动。由于该反应正反应是体积减小的放热反应，因此实验③所采用的实验条件是升高温度，答案选c。
（2）提高废气中氮氧化物的转化率，应改变条件使平衡向正反应移动，则：
a．该反应正反应是放热反应，升高温度，平衡向逆反应移动，氮氧化物的转化率降低，故a错误；
b．该反应正反应是体积增大的反应，增大压强，平衡向逆反应移动，氮氧化物的转化率降低，故b错误；c．增大NH₃的浓度，平衡向正反应移动，氮氧化物的转化率增大，故c正确，答案选c。
（3）NCl₃遇水发生水解反应生成NH₃，这说明NCl₃分子中负价原子结合水电离的H^＋，因此正价原子结合水电离的OH^－，所以生成NH₃的同时还得到HClO；反应中只有氯元素的化合价发生变化，氯元 素由NCl₃中+1降低为Cl^－中-1价，得到电子；由ClO₂^－中+3价升高为ClO₂中+4价，失去1个电子，即每生成1molClO₂，反应中就转移1mol电子。所以当转移1mol电子时，生成ClO₂的物质的量为1mol，质量为1mol×67.5g/mol＝67.5g。
（4）溶液显中性，所以c(H⁺)＝c(OH^-)。根据溶液的电荷守恒可得：c(H⁺)+c(NH₄⁺)＝c(Cl^-)+ c(OH^-)，因此c（NH₄⁺）＝c（Cl^-）。氯化铵是强酸弱碱盐，NH₄^＋水解，其水溶液呈酸性，因此要使氯化铵溶液呈中性，则氨水应稍微过量。因为盐酸和氨水的体积相等，则氨水的物质的量浓度大于盐酸，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。电离常数只与温度有关，则此时NH₃?H₂O的电离常数K_b＝＝mol/L.。
考点：考查反应速率的计算、外界条件对反应速率和平衡状态的影响；氧化还原反应的有关计算；溶液酸碱性的判断以及电离常数的计算等