Question

（15分）氮、碳都是重要的非金属元素，含氮、碳元素的物质在工业生产中有重要的应用。

（1）请写出工业上由NH₃制取NO的化学方程式                   。

（2）一定条件下，铁可以和CO₂发生反应：Fe（s）+ CO₂（g） FeO（s）+ CO（g），已知该反应的平衡常数K与温度T的关系如图所示。

  

①该反应的逆反应是                （填“吸热”或“放热”）反应。

②T℃、P pa压强下，在体积为VL的容器中进行反应，下列能说明反应达到平衡状态的是            。

A、混合气体的平均相对分子质量不再变化；

B、容器内压强不再变化；

C、v_正（CO₂）= v_逆（FeO）

③T₁温度下，向体积为V L的密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的CO₂，反应过程中CO和CO₂物质的量与时间的关系如图乙所示。则CO₂的平衡转化率为   ，平衡时混合气体的密度与起始时气体的密度之比为                  。

（3）在恒温条件下，起始时容积均为5L的甲、乙两密闭容器中（甲为恒容容器、乙为恒压容器），均进行反应：N₂+3H₂2NH₃，有关数据及平衡状态特定见下表。

容器	起始投入	达平衡时
甲	2 mol N2	3 mol H2	0mol NH3	1.5mol NH3	同种物质的体积分数相同
乙	a mol N2	b mol H2	0mol NH3	1.2mol NH3

起始时乙容器中的压强是甲容器的               倍。

（4）一定条件下，2.24L（折算为标准状况）N₂O和CO的混合气体在点燃条件恰好完全反应，放出bkJ热量。生成的3种产物均为大气组成气体，并测得反应后气体的密度是反应前气体密度的倍。请写出该反应的热化学方程式                      。

Answer

（1）4NH3+5O2 4NO+6H2O（2分）

（2）①放热（2分） ②A （2分） ③（2分），（2分）

（3）0.8（2分）

（4）4N2O（g）+2CO（g）==4N2（g）+2CO2（g） + O2（g） △H=－60b kJ·mol－1（3分）

【解析】

试题分析：（1）氨催化氧化生成NO和水，则反应的化学方程式为4NH3+5O2 4NO+6H2O。

（2）①根据图像，温度升高，平衡常数增大，所以该反应的逆反应是放热反应。

②据反应Fe（s）+ CO2（g） FeO（s）+ CO（g），A.该反应向右进行，平均相对分子质量减少，则当混合气体的平均相对分子质量不再变化时，反应达到平衡状态，A正确；B.该反应是气体体积不发生变化的反应，容器内压强始终保持不变，B错误；C.FeO是固体，没有化学反应速率，C错误；答案选A。

③在T1温度下，K=2，加入CO2 的物质的量为n mol，设反应掉CO2 xmol，则生成CO x mol，根据Fe（s）+ CO2（g） FeO（s）+ CO（g），K=x÷（n-x）=2，解得x=n，所以则CO2的平衡转化率为n÷n×100%=。反应开始前气体是CO2，M=44，平衡时为CO2 和CO的混合气体，=（2/3n×28+1/3n×44）÷n=100/3，根据相同条件下，密度与摩尔质量成正比，则平衡时混合气体的密度与起始时气体的密度之比为100/3：44=25:33。

（3）根据题给信息，平衡时，同种物质的体积分数相同，甲容器平衡时各物质的量为1.25mol N2、0.75mol H2、1.5molNH3，则乙容器平衡时各物质的量为1 mol、0.6mol、1.2mol，所以乙容器开始时加入了1.6mol氮气和2.4mol氢气，物质的量总和为4mol，而甲容器开始时加入物质的量总和为5mol，根据恒容条件下，压强和物质的量成正比，起始时乙容器中的压强是甲容器的4÷5=0.8倍。

（4）大气组成气体有氮气、氧气和CO2 ，则N2O和CO反应生成N2、CO2和氧气，反应的化学方程式为4N2O+2CO=4N2（g）+2CO2+ O2，混合气体的总物质的量为0.1mol，恰好反应，则反应的CO为0.1/3mol，放出b kJ的热量，则2molCO反应放出b÷（0.1/3）×2=60bkJ的热量，所以反应的热化学方程式为

4N2O（g）+2CO（g）==4N2（g）+2CO2（g） + O2（g） △H=－60b kJ·mol－1。

考点：考查氨的催化氧化，化学平衡状态的判断，平衡转化率的转化，热化学方程式的书写等知识。