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解答题-原理综合题 适中0.65 引用4 组卷141
氮的化合物是重要的工业原料，也是主要的大气污染来源研究氮的化合物的反应具有重要意义。回答下列问题：
（1）肼(N2H4)与四氧化二氮分别是火箭发射器中最常用的燃料与氧化剂。已知3.2g液态肼与足量液态四氧化二氮完全反应，生成氮气和液态水放出热量61.25kJ，则该反应的热化学方程式为__。
（2）在773K时，分别将2.00molN2和6.00molH2充入一个固定容积为1L的密闭容器中发生反应生成NH3气体混合物中c(N2)、c(H2)、c(NH3)与反应时间(t)的关系如图所示。

①下列能说明反应达到平衡状态的是__选填字母。
a.v正(N2)=v逆(H2)
b.体系压强不变
c.气体平均相对分子质量不变
d.气体密度不变
②在此温度下，若起始充入4.0molN2和12.0molH2，则反应刚达到平衡时，表示c(H2)~t的曲线上相应的点为__(选填字母)。
（3）在373K时，向体积为2L的恒容真空容器中充入0.40molNO2发生如下反应：2NO2(g)N2O4(g)△H=-56.9kJ/mol。测得的NO2体积分数[φ(NO2)]与反应时间(t)的关系如表：
t/min020406080
φ(NO2)1.00.750.520.400.40
①计算0~20min时，v(N2O4)=__。
②已知该反应v正(NO2)=k1·c2(NO2)，v逆(N2O4)=k2·c(N2O4)，其中k1、k2为速率常数，则373K时，=___；改变温度至T时，k1=k2，则T1__373K(填“＞”、“＜”或“=”)。
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知识点：化学反应热的计算化学反应的速率化学平衡常数化学平衡图像分析 答案解析 【答案】很抱歉，登录后才可免费查看答案和解析！
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氮的化合物既是重要的工业原料，也是主要的大气污染来源，研究氮的化合物的反应具有重要意义。
(Ⅰ)消除氮氧化物有多种方法。
(1)NH3催化还原法：原理如图所示

①若烟气中 c(NO2)：c(NO)=1∶1，发生如图甲所示的脱氮反应时，反应过程中转移1.5mol电子时放出的热量为 113.8 kJ，则发生该脱氮反应的热化学方程式为___________。
②图乙是在一定时间内，使用不同催化剂 Mn 和 Cr 在不同温度下对应的脱氮率，由图可知工业使用的最佳催化剂和相应温度分别为_________；使用 Mn 作催化剂时，脱氮率 b～a 段呈现如图变化的可能原因是__________。
(2)直接电解吸收也是脱硝的一种方法。用6％的稀硝酸吸收NOx生成亚硝酸，再将吸收液导入电解槽电解，使之转化为硝酸。电解装置如右下图所示。阳极的电极反应式为__________。

(Ⅱ)氨是重要的化工原料，工业合成氨有重要现实意义。
(1)在773K时，分别将2.00 mol N2和6.00 mol H2充入一个固定容积为1 L的密闭容器中发生反应生成NH3，气体混合物中c(N2)、c(H2)、c(NH3)与反应时间(t)的关系如图所示。

①下列能说明反应达到平衡状态的是____(选填字母)。
a．v正(N2)=3v逆(H2)                 b．体系压强不变        
c．气体平均相对分子质量不变       d．气体密度不变
②在此温度下，若起始充入4.00mol N2和12.00mol H2，则反应刚达到平衡时，表示 c(H2)～t的曲线上相应的点为 ___(选填字母)。
(2)在373 K时，向体积为2L的恒容真空容器中充入0.40mol NO2，发生如下反应：2NO2(g)⇌N2O4(g) ∆H=-56.9kJ‧mol-1，测得NO2的体积分数[φ(NO2)]与反应时间(t)的关系如下表：
t/min020406080
φ(NO2)1.00.750.520.400.40

①计算0～20min时，v(N2O4)=____________。
②已知该反应v正(NO2)=k1‧c2(NO2)，v逆(N2O4)=k2‧c(N2O4)，其中k1、k2为速率常数，则373K时，=_________；改变温度至T1时，k1=k2，则T1_______373K(填“＞”“＜”或“=”)。
碳和氮的化合物是广泛的化工原料，回答下列问题：
I.在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2（g）＋H2（g）CO（g）＋H2O（g），其化学平衡常数K和温度t的关系如下表：
t℃70080083010001200
K0.60.91.01.72.6
回答下列问题：
（1）该反应的化学平衡常数表达式为K＝_______________。
（2）该反应为_______________反应（填“吸热”、“放热”）。
（3）能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是_______________。
a．容器中压强不变b．混合气体中c(CO)不变
c．v正(H2)＝v逆(H2O) d．c(CO2)＝c(CO)
（4）某温度下，平衡浓度符合下式：3c(CO2)·c(H2)＝5c(CO)·c(H2O)，试判断此时的温度为______℃。
（5）1200℃时，在某时刻体系中CO2、H2、CO、H2O的浓度分别为2mol·L－1、2mol·L－1、4mol·L－1、4mol·L－1，则此时上述反应的平衡向__________移动（填“正向”、“逆向”或“不”）。
II.NO2的二聚体N2O4是火箭中常用氧化剂。完成下列问题。
（1）在1000K下，在某恒容容器中发生下列反应：2NO2(g) 2NO(g)+O2(g)，将一定量的NO2放入恒容密闭容器中，测得其平衡转化率α(NO2)随温度变化如图1所示。图中a点对应温度下，NO2的转化率是0.6。已知NO2的起始压强P0为120kPa，列式计算该温度下反应的平衡常数Kp=__________（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数）。

（2）对于反应N2O4(g)2NO2(g)，在一定条件下N2O4与NO2的消耗速率与自身压强间存在关系：v(N2O4)=k1·p(N2O4)，v(NO2)=k2·p2 (NO2)。其中，k1、k2是与反应及温度有关的常数。相应的速率-压强关系如图2所示：一定温度下，k1、k2与平衡常数Kp间的关系是k1=____________；在上图标出点中，指出能表示反应达到平衡状态的两个点__________，理由是__________________________。
研究氮及其化合物的性质在人类进步过程中具有极为重要的意义。
（1）肼(N2H4)与N2O4分别是火箭发射中最常用的燃料与氧化剂。已知2N2H4(l)＋N2O4(l)===3N2(g)＋4H2O(l)　ΔH＝－1 225 kJ·mol－1。几种化学键的键能数据如下：
化学键N—HN—NN≡NO—H
键能/(kJ·mol－1)390190946460
则1 mol N2O4(l)完全分解成相应的原子时需要吸收的能量是________。
（2）N2O4与NO2转化的热化学方程式为N2O4(g)2NO2(g)　ΔH＝＋24.4 kJ·mol－1。
①将一定量的N2O4投入固定容积的真空容器中，下述现象能说明反应达到平衡的是________(填字母)。
a．v正(N2O4)＝2v逆(NO2)                              b．体系颜色不变
c．气体平均相对分子质量不变                 d．气体密度不变
②在一密闭容器中发生该反应，达到平衡后，保持体积不变升高温度，再次达到平衡时，则混合气体的颜色________(填“变深”“变浅”或“不变”)，判断理由______________________________________。
③平衡常数K可用反应体系中气体物质平衡分压表示，即K表达式中平衡浓度可用平衡分压代替，分压＝总压×物质的量分数[例如：p(NO2)＝p总×x(NO2)]。写出上述反应平衡常数K的表达式________(用p总、各气体物质的量分数x表示)；影响K的因素为________。
（3）氨是一种重要的化工原料，在工农业生产中有广泛的应用。在773 K时，分别将2.00 mol N2和6.00 mol H2充入一个固定容积为1 L的密闭容器中，限着反应的进行，气体混合物中n(H2)、n(NH3)与反应时间(t)的关系如表所示：
t/min051015202530
n(H2)/mol6.004.503.603.303.033.003.00
n(NH3)/mol01.001.601.801.982.002.00
①该温度下，若向同容积的另一容器中投入N2、H2、NH3，其浓度均为3 mol·L－1，则此时v正________________(填“大于”“小于”或“等于”)。
②由表中的实验数据可得到“c—t”的关系，如图1所示，表示c(N2)—t的曲线是________。在此温度下，若起始充入4 mol N2和12 mol H2，则反应刚达到平衡时，表示c(H2)—t的曲线上相应的点为________。

（4）有人设想以N2和H2为反应物，以溶有A的稀盐酸为电解质溶液，可制造出既能提供电能，又能固氮的新型燃料电池，装置如图2所示。电池正极的电极反应式是____________________，A是_______________________________。

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