Question

氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。

（1）在T℃时，将0．6molH₂和0．4molN₂置于容积为2 L的密闭容器中(压强为mPa)发生反应：3H₂+N₂2NH₃  △H<0。若保持温度不变，某兴趣小组同学测得反应过程中容器内压强随时间变化如图所示：8 min内分钟NH₃的平均生成速率为    mol·L^-1·min^-1。

（2）仍在T℃时，将0．6molH₂和0．4molN₂置于一容积可变的密闭容 器中。

①下列各项能说明该反应已达到平衡状态的是       (填序号)。

a．容器内N₂、H₂、NH₃的浓度之比为l：3：2

b．3v_正(N₂)=v_逆(H₂)

c．3v_正(H₂)=2v_逆(NH₃)

d．混合气体的密度保持不变

e．容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化

②该条件下达到平衡时NH₃的体积分数与题（1）条件下NH₃的体积分数相比         (填“变大”“变小”或“不变”)。

③达到平衡后，改变某一条件使反应速率发生了如图所示的变化，改 变的条件可能是          。

a．升高温度，同时加压

b．降低温度，同时减压

c．保持温度、压强不变，增大反应物浓度

d．保持温度、压强不变，减小生成物浓度

（3）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。    氨气能将氮氧化物还原为氮气和水，其反应机理为：

2NH₃(g)+5NO₂(g)=7NO(g)+3H₂O(g)   H=-akJ·mol^-1

4NH₃(g)+6NO(g)=5N₂(g)+6H₂O(g)  H=-bkJ·mol^-1

则NH₃直接将NO₂还原为N₂的热化学方程式为：               。

若标准状况下NO与NO₂混合气体40．32L被足量氨水完全吸收，产生标准状况下氮气42．56L。该混合气体中NO与NO₂的体积之比为        。

Answer

（1）0.0125；（2）①bde；②变大；③c；

（3）8NH3(g)+6NO2(g)=7N2(g)+12H2O(g) △H=—（6a+7b）/5kJ·mol-1；1：2。

【解析】

试题分析：（1）分析题给图像知，反应体系中的压强由起始状态的m变为平衡状态的0.8m，根据阿伏加德罗定律：在等温等容的条件下，气体的压强之比等于气体的物质的量之比知，容器内气体的总物质的量为反应前的1.0mol变为平衡后的0.8mol，气体的物质的量减少0.2mol；结合反应3H2+N22NH3 利用差量法分析知，生成气体减少的物质的量与生产氨气的物质的量的相等，为0.2mol，根据公式v=△n/V△t计算得8 min内分钟NH3的平均生成速率为0.0125mol·L-1·min-1；（2）① a．平衡时N2、H2、NH3的浓度之比不一定为l：3：2，错误；b．由3v正(N2)=v逆(H2)得v正(N2)：v逆(H2)=1：3,等于化学计量数之比，正确；c．由3v正(H2)=2v逆(NH3)得v正(H2)：v逆(NH3)=2：3，不等于化学计量数之比，错误；d．由于反应在容积可变的密闭容器中进行，混合气体的密度随反应的进行不断变化，当其保持不变时已达平衡，正确；e．容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化，已达平衡，正确，选bde；②合成氨的反应正向为气体物质的量减小的反应，等温等压条件下达到平衡与等温等容条件下达到平衡相比，相当于缩小容器的体积，平衡正向移动，NH3的体积分数变大；③a．升高温度，同时加压，v正、v逆同时增大，与图像不符，错误；b．降低温度，同时减压，v正、v逆同时减小，与图像不符，错误；c．保持温度、压强不变，向容器内充入氮气或氢气来增大反应物浓度，v正增大，容器内气体物质的量增大，为保持压强不变，容器体积增大，氨气浓度减小，v逆减小，达平衡后速率可能比原平衡大，正确；d．保持温度、压强不变，从容器内分离出氨气来减小生成物浓度，v逆减小，容器内气体物质的量减小，为保持压强不变，容器体积减小，反应物浓度增大，v正增大，根据等效平衡知识知，达平衡后速率与原平衡相等，与图像不符，错误，选c；（3）根据反应① 2NH3(g)+5NO2(g)=7NO(g)+3H2O(g) △H=-akJ·mol-1

②4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g) △H=-bkJ·mol-1利用盖斯定律：（①×6+②×7）÷5得NH3直接将NO2还原为N2的热化学方程式为：③8NH3(g)+6NO2(g)=7N2(g)+12H2O(g) △H=—（6a+7b）/5kJ·mol-1；根据反应②和③列方程组计算；设NO的物质的量为x，NO2的物质的量为y,根据题意知，x+y=40．32/22.4mol=1.8mol，5/6x+7/6y=42．56/22.4mol=1.9mol解得x=0.6mol，y=1.2mol；则该混合气体中NO与NO2的体积之比为1：2。

考点：考查化学反应速率和化学平衡及相关图像、盖斯定律及根据化学方程式计算。