Question

（2011?煙臺模擬）自然界中氮的循環(huán)涉及到地球上生物圈的方方面面．人類進(jìn)入工業(yè)化社會(huì)以后，化學(xué)合成氮肥的數(shù)量迅速上升，對氮的循環(huán)和環(huán)境影響很大．下圖是工業(yè)合成氮肥的轉(zhuǎn)化關(guān)系：

回答下列問題：
（1）反應(yīng)①的條件是

高溫、高壓、催化劑

，反應(yīng)④的化學(xué)方程式為

3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO

，反應(yīng)⑤所得產(chǎn)物的溶液中離子濃度由大到小得顧序?yàn)?!--BA-->

C（NO₃^-）＞C（NH₄⁺）＞C（H⁺）＞C（OH^-）

．
（2）實(shí)驗(yàn)室制取NH₃的一種方法是在生石灰中滴加濃氨水，其原因是

氧化鈣與氨水中的反應(yīng)生氫氧化鈣，使氨水的濃度氫氧根濃度均增大，同時(shí)溶液溫度升高，共同導(dǎo)致平衡NH₃+H₂O?NH₃?H₂0?NH₄⁺+OH^-向左移生成氨氣

．
（3）硝酸廠的尾氣含有氮的氧化物，直接排放將污染空氣．目前科學(xué)家探索利用燃料氣體中的CH₄等將氮的氧化物還原為N₂和H₂O，反應(yīng)原理為：
CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ?mol^-1
CH₄（g）+4NO₂（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160kJ?mol^-1
則CH₄直接將NO₂還原為N₂的熱化學(xué)方程式為

CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867kJ?mol^-1

．
（4）下圖表示某溫度時(shí)，反應(yīng)N₂O₄（g）2NO₂（g）在前1l0s內(nèi)的反應(yīng)進(jìn)

①此反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=

[NO2]2

[N2O4]

．
②反應(yīng)進(jìn)行到70s時(shí)，改變的條件可能是

B

（填字母），反應(yīng)進(jìn)行到90s時(shí)，改變的條件可能是

D

（填字母）
A．加入催化劑   B．?dāng)U大容器體積   C．升高溫度      D．增大N₂O₄的濃度
③請?jiān)趫D中畫出反應(yīng)物N₂O₄在0～70秒時(shí)的濃度變化曲線．

Answer 1

分析：（1）氮?dú)夂蜌錃庑柙诟邷�、高壓、催化劑的條件下合成氨氣；二氧化氮能和水反應(yīng)生成硝酸和一氧化氮；硝酸銨的水溶液顯酸性；
（2）氨水中存在平衡：NH₃+H₂O?NH₃?H₂0?NH₄⁺+OH^-，在生石灰中滴加濃氨水，可以產(chǎn)氨氣；
（3）根據(jù)蓋斯定律可以計(jì)算CH₄直接將NO₂還原為N₂的焓變，進(jìn)而寫出其熱化學(xué)方程式；
（4）平衡常數(shù)等于產(chǎn)物的平衡濃度系數(shù)次方的乘積與各個(gè)反應(yīng)物平衡濃度系數(shù)次方乘積的比值；影響化學(xué)平衡移動(dòng)的因素有：溫度、濃度、壓強(qiáng)等；根據(jù)反應(yīng)N₂O₄（g）?2NO₂（g）可知，四氧化二氮和二氧化氮濃度的變化量之比等于1：2，據(jù)此來作圖．

解答：解：（1）氮?dú)夂蜌錃庑柙诟邷�、高壓、催化劑的條件下合成氨氣；二氧化氮能和水反應(yīng)生成硝酸和一氧化氮；硝酸銨的水溶液中，銨根離子易水解，溶液顯酸性，所以
C（NO₃^-）＞C（NH₄⁺）＞C（H⁺）＞C（OH^-），故答案為：高溫、高壓、催化劑；3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO；C（NO₃^-）＞C（NH₄⁺）＞C（H⁺）＞C（OH^-）；
（2）氧化鈣與氨水中的反應(yīng)生氫氧化鈣，反應(yīng)放熱，氫氧化鈣為強(qiáng)堿，并且氨水中存在平衡：NH₃+H₂O?NH₃?H₂0?NH₄⁺+OH^-，氫氧化鈣的生成所釋放的熱以及氫氧根的生成均能使
平衡向生成氨氣的方向移動(dòng)，所以在生石灰中滴加濃氨水，可以產(chǎn)氨氣，故答案為：氧化鈣與氨水中的反應(yīng)生氫氧化鈣，使氨水的濃度氫氧根濃度均增大，同時(shí)溶液溫度升高，
共同導(dǎo)致平衡NH₃+H₂O?NH₃?H₂0?NH₄⁺+OH^-向左移生成氨氣；
（3）根據(jù)蓋斯定律，其熱化學(xué)方程式為：CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867kJ?mol^-1，
故答案為：CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867kJ?mol^-1；
（4）①平衡常數(shù)等于產(chǎn)物的平衡濃度系數(shù)次方的乘積與各個(gè)反應(yīng)物平衡濃度系數(shù)次方乘積的比值，根據(jù)反應(yīng)N₂O₄（g）?2NO₂（g），即K=

[NO2]2

[N2O4]

，故答案為：

[NO2]2

[N2O4]

；
②影響化學(xué)平衡移動(dòng)的因素有：溫度、濃度、壓強(qiáng)等，在70s時(shí)，二氧化氮的濃度迅速降低，所以可以是擴(kuò)大容器體積，在90s時(shí)，四氧化二氮的濃度迅速升高，可以是增加
了N₂O₄的濃度，故答案為：B；D；
③根據(jù)反應(yīng)N₂O₄（g）?2NO₂（g）可知，相同時(shí)間內(nèi)四氧化二氮和二氧化氮濃度的變化量之比等于1：2，據(jù)此來作圖得：

故答案為：．

點(diǎn)評：本題是一道有關(guān)含氮化合物知識的大型綜合題，考察角度很廣，難度較大．