Question

【題目】氮及其化合物在人們的日常生活、生產(chǎn)和環(huán)保事業(yè)中屬于“明星物質(zhì)”。回答下列問(wèn)題:

（1）氨氣是農(nóng)業(yè)肥料和化工生產(chǎn)的重要原料，其電子式為____。

（2）疊氮化鈉(NaN3)在藥物制備、合成影像、化學(xué)分析、汽車(chē)制造等行業(yè)有著廣泛的用途，但該物質(zhì)極易爆炸，且有副毒�？捎�NaClO溶液對(duì)含有疊氮化鈉的溶液進(jìn)行處理，生成一種無(wú)污染的氣體單質(zhì)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________。

（3）“固氮”是農(nóng)業(yè)科學(xué)家研究的永恒主題。在某特殊催化劑和光照條件下，N2與水反應(yīng)可生成NH3。

已知:

（i）4NH3(g)+3O2(g)2N2(g) +6H2O(g) △H1=-1266 kJ/mol；

（ii）H2O(g)=H2O(l) △H2= -44.0kJ/mol。

則2N2(g) +6H2O(l)4NH3(g)+3O2(g) △H3=______kJ/mol。

（4）目前“人工固氮”最成功的應(yīng)用就是工業(yè)合成氨:

N2(g) +3H2(g)2NH3(g) △H=-92.4kJ/mol。將1.00molN2和3.00molH2充入到容積為3L的恒容密閉容器中，發(fā)生上述反應(yīng)。

①圖甲是測(cè)得X、Y 的濃度隨時(shí)間變化的曲線(xiàn).其中Y 為_____(寫(xiě)化學(xué)式)，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)的平均反應(yīng)速率v(N2) =_________。

②在不同溫度和壓強(qiáng)下，平衡體系中NH3的體積分?jǐn)?shù)與溫度、壓強(qiáng)關(guān)系如圖乙，則壓強(qiáng)p1_____p2(填“>”“<”“=”或“不確定”，下同)，B、D 兩點(diǎn)的平衡常數(shù)KB____KD，B 點(diǎn)N2 的轉(zhuǎn)化率=_________(保留3位有效數(shù)字)。

（5）“綠水青山就是金山銀山”，利用原電池原理(6NO2 +8NH3=7N2+12H2O)可以處理氮的氧化物和NH3 尾氣,裝置原理圖如圖丙:

負(fù)極反應(yīng)式為__________，當(dāng)有標(biāo)準(zhǔn)狀況下4.48 L NO2被處理時(shí)，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為_____mol。

Answer 1

【答案】 NaClO+2NaN3+ H2O=NaCl +2NaOH +3N2↑ +1 530 H2 0.025 mol· L-1· min-1 < > 82.4% 2NH3 -6e- +6OH-=N2+6H2O 0.8

【解析】（1）氨氣的電子式為。

（2）由題中信息可知，疊氮化鈉(NaN3)可與NaClO溶液反應(yīng)，生成氮?dú)?/span>，根據(jù)元素的化合價(jià)變化規(guī)律，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為NaClO+2NaN3+ H2O=NaCl +2NaOH +3N2↑。

（3）已知:（i）4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g) △H1=-1266kJ/mol；（ii）H2O(g)=H2O(l) △H2=-44.0kJ/mol。根據(jù)蓋斯定律，由（i）- （ii）可得2N2(g)+6H2O(l)4NH3(g)+3O2(g) △H3=+1 530 kJ/mol。

（4）①由圖甲可知， 從反應(yīng)開(kāi)始到達(dá)平衡，X、Y的變化量分別為0.50 mol/L和0.75 mol/L，變化量之比為2:3，所以，X為NH3、Y為H2，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)的平均反應(yīng)速率v(N2)=0.025 mol L-1min-1。

②由合成氨的反應(yīng)可知，在相同溫度下，壓強(qiáng)越大，氨的體積分?jǐn)?shù)越大；在相同壓強(qiáng)下，溫度越高氨的體積分?jǐn)?shù)越小，其平衡常數(shù)越小。由圖乙可知，在300℃下，平衡體系中NH3的體積分?jǐn)?shù)：B點(diǎn)大于C點(diǎn)。所以，壓強(qiáng)p1＜p2；B、D兩點(diǎn)的平衡常數(shù)KB＞KD；B點(diǎn)氨的體積分?jǐn)?shù)為70％，設(shè)氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率為x，則氫氣和氨氣的變化量分別為3x和2x，所以，，解之得x=，所以，N2的轉(zhuǎn)化率=82.4%。

（5）由題意可知，氨氣在負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)生成氮?dú)猓�其電極反應(yīng)式為2NH3 -6e- +6OH-=N2+6H2O。當(dāng)有標(biāo)準(zhǔn)狀況下4.48LNO2被處理時(shí)，即0.2mol NO2被還原，N的化合價(jià)由+4降為0，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.8mol。