Question

氮及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有重要作用。
（1）某小組進(jìn)行工業(yè)合成氨N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃(g) △H＜0的模擬研究，在1L密閉容器中，分別加入0.1mol N₂和0.3mol H₂。實(shí)驗(yàn)①、②、③中c（N₂）隨時(shí)間（t）的變化如圖所示。

實(shí)驗(yàn)②從開始到達(dá)到平衡狀態(tài)的過程中，用H₂表示的平均反應(yīng)速率為        。與實(shí)驗(yàn)①相比，．實(shí)驗(yàn)②所采用的實(shí)驗(yàn)條件可能為   （填字母），實(shí)驗(yàn)③所采用的實(shí)驗(yàn)條件可能為       （填字母）。
a．增大壓強(qiáng)b．減小壓強(qiáng)c．升高溫度d．降低溫度e．使用催化劑
（2）NH₃可用于處理廢氣中的氮氧化物，其反應(yīng)原理為2NH₃(g)＋NO(g)＋NO₂(g)2N₂(g)＋3H₂O(g) △H＜0欲提高廢氣中氮氧化物的轉(zhuǎn)化率，可采取的措施是        （填字母）
a．升高溫度  b．增大壓強(qiáng)  c，增大NH₃的濃度
（3）NCl₃遇水發(fā)生水解反應(yīng)，生成NH₃的同時(shí)得到      （填化學(xué)式）。ClO₂是廣譜高效消毒劑，制備原理為NCl₃＋6ClO₂^－＋3H₂O=NH₃↑＋6ClO₂＋3OH^－＋3Cl^－。若轉(zhuǎn)移1mol電子，則制取ClO₂的質(zhì)量為             。
（4）25℃時(shí)，將amol·L^-1的氨水與bmol·L^-1鹽酸等體積混合，反應(yīng)后溶液恰好顯中性，則a    b（填“＞”、“＜”或“=”）。用a、b表示NH₃·H₂O的電離平衡常數(shù)為     。

Answer 1

（12分）（1）0.012mol/（L?min）（2分） e（1分） c（1分） （2）c（2分）
（3）HClO（1分） 67.5（2分） （4）＞（1分） mol/L（2分）

試題分析：（1）根據(jù)圖像可知，實(shí)驗(yàn)②中反應(yīng)進(jìn)行到10min到達(dá)平衡狀態(tài)，平衡時(shí)氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量濃度減少了＝0.1mol/L－0.06mol/L＝0.04mol/L。根據(jù)方程式可知，氫氣的濃度變化量△c（H₂）＝3△c（N₂）＝3×0.04mol/L＝0.12mol/L，所以υ(H₂)＝＝0.012mol/（L?min）；根據(jù)圖像可知，與實(shí)驗(yàn)①相比，實(shí)驗(yàn)②到達(dá)平衡所用時(shí)間比較短，反應(yīng)速率較快，但平衡時(shí)氮?dú)獾臐舛炔蛔�，即改變條件平衡不移動(dòng)。由于該反應(yīng)正反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，故實(shí)驗(yàn)②的條件應(yīng)是使用了催化劑，答案選e；根據(jù)圖像可知，與實(shí)驗(yàn)①相比，實(shí)驗(yàn)③到達(dá)平衡所用時(shí)間也比較短，反應(yīng)速率較快，但平衡時(shí)氮?dú)獾臐舛仍龃�，這說明改變體積平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)。由于該反應(yīng)正反應(yīng)是體積減小的放熱反應(yīng)，因此實(shí)驗(yàn)③所采用的實(shí)驗(yàn)條件是升高溫度，答案選c。
（2）提高廢氣中氮氧化物的轉(zhuǎn)化率，應(yīng)改變條件使平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，則：
a．該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，氮氧化物的轉(zhuǎn)化率降低，故a錯(cuò)誤；
b．該反應(yīng)正反應(yīng)是體積增大的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，氮氧化物的轉(zhuǎn)化率降低，故b錯(cuò)誤；c．增大NH₃的濃度，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，氮氧化物的轉(zhuǎn)化率增大，故c正確，答案選c。
（3）NCl₃遇水發(fā)生水解反應(yīng)生成NH₃，這說明NCl₃分子中負(fù)價(jià)原子結(jié)合水電離的H^＋，因此正價(jià)原子結(jié)合水電離的OH^－，所以生成NH₃的同時(shí)還得到HClO；反應(yīng)中只有氯元素的化合價(jià)發(fā)生變化，氯元 素由NCl₃中+1降低為Cl^－中-1價(jià)，得到電子；由ClO₂^－中+3價(jià)升高為ClO₂中+4價(jià)，失去1個(gè)電子，即每生成1molClO₂，反應(yīng)中就轉(zhuǎn)移1mol電子。所以當(dāng)轉(zhuǎn)移1mol電子時(shí)，生成ClO₂的物質(zhì)的量為1mol，質(zhì)量為1mol×67.5g/mol＝67.5g。
（4）溶液顯中性，所以c(H⁺)＝c(OH^-)。根據(jù)溶液的電荷守恒可得：c(H⁺)+c(NH₄⁺)＝c(Cl^-)+ c(OH^-)，因此c（NH₄⁺）＝c（Cl^-）。氯化銨是強(qiáng)酸弱堿鹽，NH₄^＋水解，其水溶液呈酸性，因此要使氯化銨溶液呈中性，則氨水應(yīng)稍微過量。因?yàn)辂}酸和氨水的體積相等，則氨水的物質(zhì)的量濃度大于鹽酸，即a＞b；溶液中c(H⁺)＝c(OH^-)＝10^-7mol/L，c(NH₄⁺)＝c(Cl^-)＝0.5bmol/L，所以c(NH₃?H₂O)＝0.5amol/L－0.5bmol/L。電離常數(shù)只與溫度有關(guān)，則此時(shí)NH₃?H₂O的電離常數(shù)K_b＝＝mol/L.。