Question

研究氮及其化合物的性质在人类进步过程中具有极为重要的意义

(1)研究表明,CO与N₂O在Fe⁺作用下发生反应的能量变化及反应历程如图所示，两步反应分别为①N₂O+Fe⁺=N₂+FeO⁺(慢)；②FeO⁺+CO=CO₂+Fe⁺(快)。由图可知总反应的化学反应速率由反应____(填“①”或“②”)决定。

(2)工业生产可以用NH₃(g)与CO₂(g)经两步可逆反应生成尿素，两步反应的能量变化示意图如下：

则NH₃(g)与CO₂(g)反应生成尿素的热化学方程式为____________________。

(3)基元反应是指反应物直接转化为产物的反应。飞秒激光为代表的分子动力学可测得过程中出现的物质的光谱从而研究反应的机理，反应级数是速率方程中浓度项的幂次之和，用n表示。反应级数越大表示浓度对反应速率影响越大。已知：基元反应N₂O₅═N₂O₄+O₂ v═Kc(N₂O₅)是一级反应；则基元反应NO₂+CO=CO₂+NO v=Kc(NO₂)c(CO)此反应为__________级反应。（两个方程涉及的物质均为气态）若v的单位为mol/(L·S)，用n表示反应级数，则化学反应速率常数K的单位通式为_______________。

(4)已知反应：2NO(g)＋2H₂(g)⇌N₂(g)＋2H₂O(g)在1L密闭容器中进行，该反应达到平衡过程测得下表数据。

实验序号	温度℃	初始NO浓度(mol·L^－^1)	初始H2浓度(mol·L^－^1)	NO的平衡转化率
1	110	1.2	1.2	a
2	110	1.0	1.0	50%
3	100	1.0	1.0	b

①在110 ℃时，此反应的化学平衡常数为________。

②在实验2的平衡体系中再加入1.0mol NO和0.5 mol N₂，平衡将向________方向移动。

③实验1中，NO的转化率a________50%(填“＞”、“＝”或“＜”)。实验3中，b的值________(填字母序号)。

A．等于50%             B．大于50%

C．小于50%             D．由本题所给资料无法判断

(5)一种直接肼燃料电池的结构如图所示，回答下列问题

①b为电池的_________极

②负极的电极反应方程式为_________________________________

Answer

① 2NH3(g)+CO2（g）CO(NH2)(s)+ H2O（l）△H=-134kJ•mol-1 二 或2 Ln-1.mol1-n.s-1 1 正反应 ＞ D 正 负极的电极反应为: N2H4+4OH--4e-= N2↑+4H2O

【解析】

总反应的化学反应速率由速率慢的反应决定；热反应方程式反应热根据盖斯定律进行计算；根据化合价变化可知，过氧化氢发生还原反应生成水，N2H4发生氧化反应生成氮气，据此回答问题。

(1)两步反应分别为①N2O+Fe+=N2+FeO+(慢)；②FeO++CO=CO2+Fe+(快)。总反应的化学反应速率由速率慢的反应①决定。

(2)根据盖斯定律，NH3(g)与CO2(g)反应生成尿素的热化学方程式为NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)(s)+ H2O（l）△H=-272kJ•mol-1+138kJ•mol-1=-134kJ•mol-1。

(3)反应级数是速率方程中浓度项的幂次之和，基元反应NO2+CO=CO2+NOv=Kc(NO2)c(CO)，浓度项的幂次之和为2，此反应为二级反应。若v的单位为mol/(L·S)，设产物为X，用n表示反应级数，则化学反应速率常数K= ，单位通式为Ln-1.mol1-n.s-1。

(4)已知反应：2NO(g)＋2H2(g)⇌N2(g)＋2H2O(g)在1L密闭容器中进行，在110 ℃时该反应达到平衡过程，一氧化氮的转化率为50%，则平衡时一氧化氮的浓度为0.5mol/L，氢气的浓度为0.5mol/L，生成氮气的浓度为0.25mol/L，水的浓度为0.5mol/L。

①在110 ℃时，此反应的化学平衡常数为 。

②在实验2的平衡体系中再加入1.0mol NO和0.5 mol N2，此时浓度商Q=，即平衡将向正方向移动。

③实验2与实验1比较，温度相同，实验1反应物浓度较大，故NO的转化率a＞50%。反应的能量变化情况未知，反应热无法判断，故降低温度，转化率大小无法确定，选D由本题所给资料无法判断。

(5) ①根据题目箭头，a极失去电子，发生氧化反应，为负极；b极得到电子，发生还原反应，为正极。

②负极为N2H4生成氮气的反应，电极反应式为N2H4+4OH--4e-= N2↑+4H2O。