Question

氮及其化合物是科学家们一直在探究的问题，它们在工农业生产和生命活动中起着重要的作用。回答下列问题：

（一）已知① H₂O(g)=H₂O(1) △H=-44kJ•mol^-1

②N₂(g)+O₂(g)2NO(g) △H=+180.5kJ•mol^-1

③4NO(g)+6H₂O(g)4NH₃(g)+5O₂(g) △H=+1025kJ•mol^-1

写出NH₃(g)和O₂(g)在一定条件下转化为N₂(g)与液态水的热化学方程式_________   

（二）工业合成氨的原理为：N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g) △H =-92.4kJ•mol^-1。合成时反应温度控制在500℃，压强是2×l0⁷~5×l0⁷Pa，铁触媒做催化剂。

（1）下列反应条件的控制不能用勒夏特列原理解释的是_________。

A．及时分离出NH₃

B．使用铁触媒做催化剂

C．反应温度控制在500℃左右

D．反应时压强控制在2×l0⁷~5×l0⁷Pa

（2）一定温度下，将1molN₂和3molH₂置于一恒定容积的密闭容器中反应，一段时间后反应达到平衡状态。下列说法中正确的是________。

A．单位时间内，有3mol H-H生成的同时又6md N-H断裂，说明反应达到平衡状态

B．N₂和H₂的物质的量之比保持不变时，说明反应达到平衡状态

C．达到平衡状态时，混合气体的平均相对分子质量变大

D．达到平衡状态后,再充入2molNH₃，重新达到平衡后，N₂的体积分数变小

（三）如图表示H₂的转化率与起始投料比（n(N₂₎∶n(H₂)）、压强的变化关系，则与曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ对应的压强P₁、P₂、P₃从高到低的顺序是_________________；测得B（X，60）点时N₂的转化率为50%，则X=________。

（四）一定温度下，将lmolN₂和3molH₂置于一密闭容器中反应，测得平衡时容器的总压为P，NH₃的物质的量分数为20%，列式计算出此时的平衡常数K_p=________（用平衡分压代替平衡浓度进行计算，分压=总压×体积分数，可不化简）。

（五）以NO原料，通过电解的方法可以制备NH₄NO₃，其总反应是8NO+7H₂O=3NH₄NO₃+2HNO₃，写出以惰性材料作电极的阳极反应式：_______________。

Answer

4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(1) △H=-1650kJ/mol BC CD P1>P2>P3 2∶5 NO+2H2O-3e-=4H++NO3-

【解析】

（一）已知① H2O(g)=H2O(1) △H=-44kJ•mol-1，②N2(g)+O2(g)2NO(g) △H=+180.5kJ•mol-1，③4NO(g)+6H2O(g)4NH3(g)+5O2(g) △H=+l025kJ•mol-1，根据盖斯定律，将①×6-②×2-③得：4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(1) △H=（-44kJ•mol-1）×6-（+180.5kJ•mol-1）×2-（+l025kJ•mol-1）=-1650kJ/mol，故答案为4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(1) △H=-1650kJ/mol；

（二）（1）A．及时分离出NH3，减小了氨气的浓度，平衡正向移动，能用勒夏特列原理解释，不选；B．使用铁触媒做催化剂，平衡不移动，不能用勒夏特列原理解释，选；C．正反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，不利于氨的合成，反应温度控制在500℃左右是提高反应速率和催化剂的活性，不能用勒夏特列原理解释，选；D．该反应属于气体体积减小的反应，增大压强有利于平衡正向移动，能用勒夏特列原理解释，不选；故选BC；

（2）A．单位时间内，有3mol H-H生成的同时必定6md N-H断裂，不能说明反应达到平衡状态，错误；B．根据方程式，起始是N2和H2的物质的量之比等于化学计量数之比，反应过程中N2和H2的物质的量之比始终保持不变，不能说明反应达到平衡状态C．反应后，气体的物质的量减小，质量不变，因此达到平衡状态时，混合气体的平均相对分子质量变大，正确；D．达到平衡状态后，再充入2molNH3，相当于增大压强，平衡正向移动，重新达到平衡后，N2的体积分数变小 ，正确；故选CD；

（三）分析图象变化可知：在投料比一定时，曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ对应的氢气的转化率依次降低，因此压强依次减小，故P1>P2>P3；设起始量氢气为x，氮气物质的量为y；根据题意和图像，N2的转化率为50%，H2的转化率为60%，

N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

y       x          

0.5y   0.6x       

则0.5y：0.6x=1：3，解得= ，即X=，故答案为P1>P2>P3；；

（四） N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

起始（mol） 1 3 0

反应 x 3x 2x

平衡 1-x 3-3x 2x

则×100%=20%，解得x=mol，NH3的物质的量分数为÷=20%，N2的物质的量分数为20%，H2的物质的量分数为60%， 平衡常数Kp= ，故答案为；

（五）根据总反应：8NO+7H2O=3NH4NO3+2HNO3，阳极发生氧化反应，一氧化氮失去电子生成硝酸根离子，电极反应式为NO+2H2O-3e-=4H++NO3-，故答案为NO+2H2O-3e-=4H++NO3-。