Question

（14分）氮及其化合物在工农业生产、生活中有重要作用。请按要求回答下列相关问题：

（1）食品添加剂铵明矾NH₄Al(SO₄)₂·12H₂O高温可分解，下列关于其分解产物的预测不合理的是_____。

A．NH₃、N₂、SO₂、H₂O           B．NH₃、SO₃、H₂O

C．NH₃、SO₂、H₂O               D．NH₃、N₂、SO₃、SO₂、H₂O

（2）汽车发动机工作时也会引发N₂和O₂反应产生大气污染物NO，其能量变化示意图为_____

则该反应的热化学方程式为_________________________。

（3）工业合成氨的反应：N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g)  △H<0，分别在T₁、T₂温度下，改变起始氢气物质的量，测得平衡时氨的体积分数如图所示：

①比较在m、n、q三点所处的平衡状态中，反应物N₂的转化率最高的是________点。

②T₂条件下，在2 L的密闭容器中，充入x mol N₂和y mol H₂时，3 min达平衡，此时反应物的转化率均为a，写出下列仅含a、x的表达式（不必化简）：v(N₂)=_______；该反应的平衡常数的值K =_______。

③图像中T₂________T₁（填“高于”、“低于”、“等于”或“无法确定”）。

④科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷（能传递H⁺ ）实现氨的电化学合成，这提高了氮气和氢气的转化率。写出电化学合成过程中发生还原反应的电极方程式：___________________________________。

（4）将质量相等的四份铁粉和铜粉的均匀混合物，分别加入同浓度稀硝酸充分反应，（假设硝酸的还原产物只有NO）实验数据如下表：

编 号	①	②	③	④
稀硝酸体积/mL	100 mL	200 mL	300 mL	400 mL
剩余金属/g	18.0 g	9.6 g	0	0
NO体积/L（标准状况下）	2.24 L	4.48 L	6.72 L	V

下列有关分析推断正确的是____________。

A．硝酸起始浓度为4 mol/L          B．①中溶解了5.6 g Fe

C．③中n(Cu²⁺) = 0.15 mol           D．④中V = 6.72 L

Answer

（14分）

（1）C（2分）；

（2）N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+183.8 kJ/mol（2分）

（3）① q（1分）；②ax/6 mol·L－1·min－1 （2分） （2分）

③低于（1分）；④ N2+6H+ +6e- = 2NH3（2分）

（4）AC（2分）

【解析】

试题分析：（1）A．分解产物是NH3、N2、SO2、H2O ，符合元素的原子守恒、氧化还原反应的电子守恒，正确；B．若产物是NH3、SO3、H2O，则发生的是复分解反应，，符合原子守恒，正确；C．若产物是NH3、SO2、H2O，则只有元素的化合价降低，没有元素的化合价升高，不符合氧化还原反应的规律，错误；D．若产物是NH3、N2、SO3、SO2、H2O，则符合元素的原子守恒及氧化还原反应中的电子转移守恒，正确；

（2）反应热就是断裂反应物的化学键所吸收的能量与形成生成物的化学键所释放 能量差，由于断裂1mol的N≡N吸收945.8KJ的热，断裂1mol的O=O键吸收498KJ的能量，形成1mol的NO释放630KJ的热量，所以该反应的热化学方程式是：N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+183.8 kJ/mol；

（3）①该反应的正反应是气体体积减小的放热反应，在m、n、q三点温度相同，增大H2的浓度，可以是平衡向正反应方向移动，可以提高N2的转化率，由于q点H2的物质的量最多，所以q点N2的转化率最高；②T2条件下，在2 L的密闭容器中，充入x mol N2和y mol H2时，3 min达平衡，此时反应物的转化率均为a，写出下列仅含a、x的表达式（不必化简）：v(N2)=ax÷2L÷3 min = ax/6 mol·L－1·min－1；该反应的平衡常数的值;③在物质的量的比不变时，升高温度，平衡向吸热的逆反应方向移动，达到平衡时，c(NH3)降低，NH3体积分数降低，图像中NH3体积分数T2>T1，所以温度： T2低于T1；④科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷（能传递H+ ）实现氨的电化学合成，这提高了氮气和氢气的转化率。在电化学合成过程中，通入N2的电极得到电子，发生还原反应的电极方程式：N2+6H+ +6e- = 2NH3；

（4）A.在实验①中由于金属过量，所以Fe只能产生Fe2+；在实验②与实验①中，硝酸的体积增加100ml，金属减少质量是18g-9.6g=8.4g；而实验③与实验②比较，硝酸的体积增加100ml，金属减少质量是9.6g；同样的硝酸溶解的金属质量不同，显示在硝酸从100ml——200ml时，只溶液Fe，在200ml——300ml时才溶解Cu。硝酸增加100ml，产生的NO的物质的量增加2.24L÷22.4L/mol=0.1mol，根据氧化还原反应中电子守恒可知，转移电子的物质的量是n(e-)=0.1mol×(5-2)=0.3mol，由于Fe、Cu都是+2价的金属，所以100ml硝酸反应的金属的物质的量都是0.15mol，硝酸溶液中发生反应的硝酸的物质的量是n(HNO3)= 0.15mol×2+0.1mol=0.4mol，所以硝酸的浓度是c(HNO3)=0.4mol÷0.1L=4mol/L；选项A正确；B.在实验①中加入硝酸是100ml，由于金属过量，反应产生Fe2+，溶解Fe的物质的量是0.15mol,其质量是m(Fe)= 0.15mol×56g/mol=8.4g，错误；C. ③中溶解Cu，由于Cu是+2价的金属，反应产生NO物质的量是0.1mol，所以根据电子守恒可知反应消耗Cu物质的量是n(Cu2+) =0.1mol×(5-2) ÷2=0.15mol，正确；D．由于在实验④中没有金属，加入硝酸可以与溶液中的Fe2+发生氧化还原反应，所以产生气体的总体积大于6.72 L，错误；故答案是AC。

考点：考查热化学方程式的书写、化学平衡常数的计算及氧化还原反应的有关知识。