Question

对N₂、NO、NO₂等物质的研究有着重要的应用价值。

（1）已知：

N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃(g)  ΔH＝－92．4 kJ·mol^-1

2H₂(g)＋O₂(g)2H₂O(1)   ΔH＝－571．6 kJ·mol^-1

写出常温、常压下，N₂在催化剂条件下与水反应的热化学反应方程式               。

（2）汽车排气管上安装催化转化器可消除汽车尾气对环境的污染，发生如下反应：

2NO(g)+2CO(g)N₂(g)+2CO₂(g)   △H<0，若在一定温度下，将1．4mol NO、1．2molCO充入2L固定容积的容器中，反应过程中各物质的浓度变化如图1所示。

①能说明该反应已达到平衡状态的是               （填序号）；

a．2v_正(NO)= v_逆(N₂)

b．气体总压不变

c．c(CO₂)= c(CO)

d．混合气体的相对分子质量

②该反应的化学平衡常数K=          ；

③从反应开始到5min，生成了0．05mol N₂，则5min 内v(CO₂)=           ，若保持温度不变，20min时再向容器中充入CO、N₂各0．8mol，平衡将         移动(填“向左”、“向右”或“不”)；

④20min时，若改变反应条件，导致CO浓度发生如图1所示的变化，则改变的条件可能是         (填序号)。

a．缩小容器体积     b．增加NO的浓度        c．升高温度         d．加入催化剂

（3）利用NO₂可制备N₂O₅，原理如图2所示。生成N₂O₅的电极反应式为         ；此隔膜为         （填“阴”或“阳”）离子交换膜。

Answer

（1）2N2(g)＋6H2O(1) == 4NH3(g)+3O2(g) ΔH＝+1530.0kJ·mol-1。

（2）①bd；②0.1L/mol；③0.01mol/(L·min)；向左；④ c。

（3）NO2+HNO3-e—== N2O5+H＋；阳。

【解析】

试题分析：（1）已知：①N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92．4 kJ·mol-1，②2H2(g)＋O2(g)2H2O(1) ΔH＝－571．6 kJ·mol-1，根据盖斯定律：①×2-②×3得常温、常压下，N2在催化剂条件下与水反应的

热化学反应方程式为2N2(g)＋6H2O(1) == 4NH3(g)+3O2(g) ΔH＝+1530.0kJ·mol-1。

（2）①a．由2v正(NO)= v逆(N2) 知v正(NO)：v逆(N2)=1:2，不等于化学计量数之比，正、逆反应速率不相等，反应未达平衡状态，错误；b．该反应为反应前后气体物质的量减小的反应，等温等容的条件下，随着反应的进行，容器内压强逐渐减小，当容器内气体总压不·变时反应已达平衡状态，正确；c．反应达平衡时各物质的浓度不变，但不一定相等，c(CO2)= c(CO) 反应不一定达到平衡状态，错误；d．根据M=m/n知随着反应的进行混合气体的相对分子质量逐渐减小，当混合气体的相对分子质量不变时反应达到平衡状态，正确，选bd。

②根据题给信息利用三行式计算。

2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)

起始浓度（mol/L） 0.7 0.6 0 0

转化浓度（mol/L） 0.2 0.2 0.1 0.2

平衡浓度（mol/L） 0.5 0.4 0.1 0.2

则该反应的化学平衡常数K=c(N2) c2(CO2)/ c2 (CO) c2 (NO)=0.1L/mol。

③根据反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)知从反应开始到5min，生成了0．05mol N2，则5min 内生成CO20.1mol，根据v=△n/V△t计算v(CO2)=0.01mol/(L·min)；若保持温度不变，20min时再向容器中充入CO、N2各0．8mol，则Q= c(N2) c2(CO2)/ c2 (CO) c2 (NO)=(0.5×0.22)/(0.52×0.82)=0.125 L/mol，Q＞K，平衡将向左移动。

④a．缩小容器体积 ，各物质的同时增大，图像不连续，错误；b．增加NO的浓度，平衡正向移动，CO的浓度减小，错误；c．该反应为放热反应，升高温度 ，平衡逆向移动，CO的浓度增大，正确；d．加入催化剂 ，平衡不移动，一氧化碳的浓度不变，错误，选c。

（3）分析题给装置知该装置为电解池，NO2在阳极发生氧化反应生成N2O5，电极反应式为NO2+HNO3-e—== N2O5+H＋；此隔膜允许H＋通过，为阳离子交换膜。

考点：考查热化学方程式书写、盖斯定律，化学反应速率和化学平衡，电解原理的应用。