Question

氮及其化合物在生产生活中用途广泛。请回答：

I.在微生物作用下，土壤中的NH₄⁺最终被O₂氧化为NO₃^-，该反应的离子方程式为________。

Ⅱ.氨气是重要的化工原料。已知：25℃时，NH₃·H₂O的电离常数k_b=1.79×10^-5，该温度下，1.79mol/LNH₄Cl溶液的pH约为_____________。

Ⅲ.汽车在行驶过程中有如下反应发生：

ⅰ.N₂(g)+O₂(g)2NO(g)   △H=+180.7kJ/mol

ⅱ.2NO(g)+2CO(g)N₂(g)+2CO₂(g)  △H=-746.5kJ/mol

（1）能表示CO燃烧热的热化学方程式为__________________。

（2）反应ⅱ在________（填“较高”或“较低”）温度下能自发进行。

（3）T温度时，向10L恒容密闭容器中充入2molNO和2molCO发生反应ii，5min时达到平衡，测得0～5min内该反应速率v(N₂)=0.016mol·L^-1·min^-1。

①T温度时，该反应的平衡常数K=____________________。

②平衡时容器内压强与起始时容器内压强之比为_________________。

（4）一定条件下，向起始容积为5L的恒压密闭容器充入1molN₂和1molO₂发生反应i。O₂的平衡转化率(α)与温度(T)的关系如图1所示；正反应的平衡常数(K)与温度(T)的关系如图2所示。

①图1中，M、N、P三点所对应的状态下，v(正)>v(逆)的是_______(填字母)，理由为______。

②T1温度时，K正=1，则O₂的平衡转化率为________(保留三位有效数字)；在图2中画出逆反应平衡常数（K_逆）与温度(T)的关系曲线。________

Answer

NH4＋＋2O2NO3－＋H2O＋2H＋ 4.5 CO(g)＋O2(g)CO2(g) ΔH＝－282.9 kJ·mol－1 较低 800 4:5 M 一定温度下，M点对应状态的O2的转化率小于其平衡转化率，反应正向进行建立平衡 33.3%

【解析】I.在微生物作用下，土壤中的NH4+最终被O2氧化为NO3-，反应的离子方程式为NH4＋＋2O2NO3－＋H2O＋2H＋，故答案为：NH4＋＋2O2NO3－＋H2O＋2H＋；

Ⅱ. 设该温度下，1.79mol/LNH4Cl溶液的pH为a，该溶液中氢离子浓度为1.0×10-amol/L，一水合氨的浓度约为1.0×10-amol/L，此时溶液中氢氧根离子浓度为： mol/L=1.0×10-(14-a)mol/L，由于水解程度较小，则铵根离子浓度约为1.79mol/L，则该温度下NH3•H2O的电离常数约为：K==1.79×10-5，解得：a=4.5，故答案为：4.5；

Ⅲ.(1)ⅰ.N2(g)+O2(g)2NO(g) △H=+180.7kJ/mol

ⅱ.2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H=-746.5kJ/mol

根据盖斯定律，将×(i+ii)，得CO(g)＋O2(g)CO2(g) ΔH＝×(-746.5kJ/mol+180.7kJ/mol)=－282.9 kJ·mol－1，故答案为：CO(g)＋O2(g)CO2(g) ΔH＝－282.9 kJ·mol－1；

(2)反应ⅱ的△H＜0，△S＜0，要反应能够自发进行，须△G=△H-T△S＜0，因此在较低温度下能自发进行，故答案为：较低；

(3)①T温度时， 0～5min内该反应速率v(N2)=0.016mol·L-1·min-1，则平衡时c(N2)=0.016mol·L-1·min-1×5min=0.08mol/L，根据方程式2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)，c(CO2) =0.16mol/L，c(CO) =0.04mol/L，c(CO2) =0.04mol/L，该反应的平衡常数K==800，故答案为：800；

②平衡时容器内压强与起始时容器内压强之比物质的量之比= =，故答案为： ；

(4)①图1中，一定温度下，M点对应状态的O2的转化率小于其平衡转化率，反应正向进行建立平衡，因此v(正)>v(逆)的是M点，故答案为：M；一定温度下，M点对应状态的O2的转化率小于其平衡转化率，反应正向进行建立平衡

② N2(g)+O2(g)2NO(g)

起始(mol)1 1 0

反应 x x 2x

平衡 1-x 1-x 2x

K正==1，解得：x=mol，O2的平衡转化率为×100%=33.3%，该反应逆反应是放热反应，升高温度，平衡正反应方向移动，K逆逐渐减小，逆反应平衡常数(K逆)与温度(T)的关系曲线为，故答案为：。