Question

氮是地球上含量丰富的一种元素。氮及其化合物在在工农业生产、生活中有着重要作用。

（1）在固定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：N₂(g)+3H₂(g) 2NH₃(g)，△H＜0，其平衡常数K与温度t的关系如下表

T/K	298	398	498
平衡常数K	4．1 x 10^6	K1	K2

如果合成氨反应的方程式写为N₂(g)+H₂(g)NH₃(g)，其平衡常数为K^’，则K^’与K之间关系的数学表达式为_________________；根据已知条件可判定K_{1_______}_____{_}K₂（填“>”“<”或“=”）

（2）下列能说明合成氨反应已达到平衡状态的是___________（填序号）。（反应是在固定体积的密闭容器中进行的）

A．容器内温度保持不变

B．v_正(N₂)=3v_逆(H₂)

C．容器内压强保持不变

D．混合气体的密度保持不变

E．混合气体的平均相对分子质量保持不变

（3）合成氨工业中，按照勒夏特列原理，工业生产中应采用的条件为高压、低温，但事实上反应中并未采用较低的温度，原因是_____________________。

（4）硝酸工业在国民经济、国防工业和航天事业中占有重要地位。随着化学纤维、近代有机合成、火箭、导弹等工业迅速发展，需要使用大量的硝酸。

①工业生产中用铂系金属作为催化剂，用氨氧化法制取硝酸。第一步反应为氨在催化剂作用下与氧气发生反应生成NO，写出反应的化学方程：________________________。

②铜既能与稀硝酸反应，也能与浓硝酸反应，当铜与一定浓度硝酸反应时，可将方程式表示为：Cu+HNO₃ → Cu(NO₃)₂+NO↑+NO₂↑+H₂O （方程式未配平）。反应中的还原产物是_________________， 0.8mol Cu被硝酸完全溶解后，如果得到NO和NO₂物质的量相同，那么标准状况下的气体体积为_________________L。（标况下NO和NO₂视为气体）

Answer

（1）K=(K’)2；>（2）ACE（3分）

（3）保持较快的化学反应速率

（4）①4NH3+5O24NO+6H2O②NO和NO2；17.92

【解析】

试题分析：（1）化学平衡常数是在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值，所以根据方程式可知K=( K’)2 ；因为该反应是放热反应，所以温度升高，平衡常数减小，则K1＞K2；

（2）A、容器内温度保持不变说明反应达到平衡状态，A正确；B、v正(N2) = 3v逆(H2)不符合反应速率之比是相应的化学计量数之比，不是平衡状态，B错误；C、该反应是气体的物质的量发生变化的可逆反应，当压强不变时为平衡状态，C正确；D、因为容器的体积不变，气体的总质量不变，所以气体的密度始终不变，则气体的密度不变的状态，不一定是平衡状态，D错误；E、混合气的平均相对分子质量是混合气的质量和混合气的总的物质的量的比值，质量不变，但物质的量是变化的，所以混合气体的平均相对分子质量保持不变时可以说明为平衡状态，E正确，答案选ACE；

（3）采用较高的温度是为了加快反应速率，缩短到达平衡所需要的时间；

（4）①氨催化氧化的方程式为4NH3+5O24NO+6H2O。②氧化剂被还原所生成的物质是还原产物，所以硝酸的还原产物是NO和NO2。0.8mol铜失去1.6mol电子，因此NO和NO2的物质的量是1.6mol÷4＝0.4mol，其体积都是8.96L，所以总共是17.92L。

【考点定位】考查化学平衡状态的判断，平衡常数的计算以及氧化还原反应有关计算

【名师点晴】该题的难点是平衡状态判断，注意掌握平衡状态的含义和特征，即在一定条件下，当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时（但不为0），反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态，称为化学平衡状态。注意可逆反应达到平衡状态有两个核心的判断依据：①正反应速率和逆反应速率相等。②反应混合物中各组成成分的百分含量保持不变。只要抓住这两个特征就可确定反应是否达到平衡状态，对于随反应的发生而发生变化的物理量如果不变了，即说明可逆反应达到了平衡状态。判断化学反应是否达到平衡状态，关键是看给定的条件能否推出参与反应的任一物质的物质的量不再发生变化。