Question

氮的固定意义重大，氮肥的使用大面积提高了粮食产量。

（1）目前人工固氮最有效的方法是____________（用一个化学方程式表示）。

（2）自然界发生的一个固氮反应是N₂(g)+O₂(g)2NO(g)，已知N₂、O₂、NO三种分子中化学键断裂所吸收的能量依次为946 kJ∙mol^-1、498 kJ∙mol^-1、632 kJ∙mol^-1，则该反应的ΔH ＝____________kJ∙mol^-1。该反应在放电或极高温下才能发生，原因是____________________。

（3）100kPa时，反应2NO(g)+O₂(g)2NO₂(g)中NO的平衡转化率与温度的关系曲线如图1，反应2NO₂(g)N₂O₄(g)中NO₂的平衡转化率与温度的关系曲线如图2。

图1                                  图2

① 图1中A、B、C三点表示不同温度、压强下2NO(g)+O₂(g)2NO₂(g)达到平衡时NO的转化率，则________点对应的压强最大。

② 100kPa、25℃时，2NO₂(g)N₂O₄(g)平衡体系中N₂O₄的物质的量分数为________，N₂O₄的分压p(N₂O₄) ＝________ kPa，列式计算平衡常数K_p＝________。（K_p用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数）

③ 100kPa、25℃时，V mL NO与0.5V mLO₂混合后最终气体的体积为________mL。

（4）室温下，用注射器吸入一定量NO₂气体，将针头插入胶塞密封（如图3），然后迅速将气体体积压缩为原来的一半并使活塞固定，此时手握针筒有热感，继续放置一段时间。从活塞固定时开始观察，气体颜色逐渐________（填“变深”或“变浅”），原因是________。[已知2NO₂(g)N₂O₄(g)在几微秒内即可达到化学平衡]

Answer

（1）N2+3H22NH3（1分）

（2）+180（1分） N2分子中化学键很稳定，反应需要很高的活化能（1分）

（3）①B（2分）

②66.7%（1分） 66.7（1分）

（2分）

③0.6V（2分）

（4）变浅（1分）活塞固定时2NO2(g)N2O4(g)已达平衡状态，因反应是放热反应，放置时气体温度下降，平衡向正反应方向移动，NO2浓度降低。（3分）

【解析】

试题分析：（1）目前人工固氮最有效的方法就是利用氮气与氢气在高温高压催化剂的条件下化合形成氨气。（2）发生该反应需要断裂一摩尔氮氮键，与一摩尔的氧氧键，并且要形成2摩尔的氮氧键，所以该反应ΔH 为+180kJ∙mol-1。氮气非常稳定，要想断裂氮氮三键需要吸收很高的能量。（3）A点与C点的压强均比100KP小，所以B点压强最大。②由图可知，此时NO2的平衡转化率为80％，假设反应开始NO2为2mol，则反应结束时，NO2为0.4mol，N2O4为0.8mol，所以N2O4的物质的量分数为66.7％，混合气体中某一气体的的分压与其物质的量分数一致，所以N2O4的分压为 66.7KPa，平衡常数的计算公式为：气体分压与气体的浓度均可以来计算平衡常数。③由题意知，首先一氧化氮与氧气会完全转化为Vml的二氧化氮，接着二氧化氮会以80％的转化率转化为0.4V的N2O4，并且剩余0.2V的二氧化氮，所以气体总体积为0.6V。（4）活塞既然已经固定说明反应已经达到平衡，NO2红棕色，N2O4无色，而由题意知该反应为放热反应，放置一会之后温度下降，反应向正反应方向进行，所以颜色会继续变浅。

考点：重点考查涉及化学反应平衡的问题。