Question

氮元素的单质及其化合物的研究和应用在工农业生产中有着非常重要的地位．工业制硝酸的主要反应之一是4NH3（g）+5O2（g

Answer 1

解题思路：（1）依据热化学方程式中物质的量和焓变计算反应的氨气物质的量，结合转化率=[消耗量/起始量]计算；

（2）依据反应过程中一氧化氮随反应进行浓度增大，达到平衡状态浓度不变分析；

（3）①先根据v=[△c/△t]计算一氧化氮的反应速率，再根据同一可逆反应中，同一时间段内，各元素的反应速率之比等于其计量数之比确定氧气的反应速率；

②先分析图表，再根据外界对化学平衡的影响分析；

③根据浓度商与化学平衡常数的相对大小判断移动方向；

（4）依据原子守恒配平书写化学方程式；

（5）根据盖斯定律来计算反应的焓变，进而书写热化学方程式．

（1）如果将4molNH₃和5molO₂放入容器中，达到平衡时放出热量0.8akJ，则

4NH₃（g）+5O₂（g）⇌4NO（g）+6H₂O（g），△H=-akJ•mol^-1

起始量 4mol 5mol 0 0

焓变 4mol aKJ

放热 n 0.8aKJ

n=3.2mol

氨气转化率=[3.2mol/4mol]×100%=80%；故答案为：80%；

（2）容积固定的密闭容器中进行上述反应，NO的浓度与时间关系分析可知随反应进行，一氧化氮随反应进行浓度增大，达到平衡状态浓度不变，开始投的反应物，反应物的浓度最大，所以速率关系为：v（a正）＞v（b逆）=v（c正），

故答案为：v（a正）＞v（b逆）=v（c正）；

（3）①反应在第2min到第4min时，则v（O₂）=[4.5mol/L−3mol/L/4min−2min]=0.75mol/（L．min），故答案为：0.75mol/（L．min）；

②根据生成物第2min及第4min时物质的量浓度的变化量知，第2min到第4min时反应速率增大，且平衡向正反应方向移动，则第2min时改变了条件，使用催化剂反应速率增大，最后达到平衡状态，故选D；

③第4min时，各种物质的浓度不变，说明该反应达到平衡状态，化学平衡常数K=

24×36

24×35=3.0，在与第4min相同的温度下，若起始向容器中加入NH₃、O₂、NO和H₂O（g）的浓度都为2moI/L，Q=

24×26

24×25=2＜3，则平衡向正反应方向移动，故答案为：正反应方向进行；

（4）在温度70-95℃时，工业尾气中的NO、NO₂可以用尿素溶液吸收，将其转化为N₂，同时产生CO₂，则尿素与NO、NO₂三者等物质的量反应的化学方程式为：

CO（NH₂）₂+NO+NO₂

70−95℃

.

N₂+CO₂+2H₂O，

故答案为：CO（NH₂）₂+NO+NO₂

70−95℃

.

N₂+CO₂+2H₂O；

（5）根据题意：①[1/2]CH₄（g）+2NO₂（g）=2NO（g）+[1/2]CO₂（g）+H₂O（g）△H=[1/2]×（-574kJ•mol^-1）=-287kJ•mol^-1；

CH₄（g）+2NO（g）=N₂（g）+[1/2]CO₂（g）+H₂O（g）△H=[1/2]×（-1160kJ•mol^-1）=-580kJ•mol^-1；

根据盖斯定律反应CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）可以看成是①+②，CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867kJ•mol^-1．

所以△H=-287kJ•mol^-1-580kJ•mol^-1=-867kJ•mol^-1，

故答案为：-867kJ•mol^-1．

点评：

本题考点： 物质的量或浓度随时间的变化曲线；热化学方程式；化学平衡的影响因素；化学平衡的计算．

考点点评： 本题考查了反应热量变化的计算和盖斯定律应用，化学平衡移动原理的分析判断，平衡常数、反应速率计算，掌握基础是关键，题目难度较大．