Question

【題目】氮及其化合物對環(huán)境具有顯著影響。

（1）已知汽車氣缸中氮及其化合物發(fā)生如下反應：

①N2(g)+O2(g) 2NO(g) △H=+180 kJ/mol

②N2(g)+2O2(g) 2NO2(g) △H=+68 kJ/mol

則2NO(g)+O2(g) 2NO2(g) △H=_____kJ/mol

（2）對于反應2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)的反應歷程如下：

第一步：2NO(g)N2O2(g)(快速平衡)

第二步：N2O2(g)+O2(g)2NO(g)(慢反應)

其中可近似認為第二步反應不影響第一步的平衡，第一步反應中：υ正=k1 正·c2(NO)，υ 逆=k1 逆·c(N2O2)，k1正、k1 逆為速率常數(shù)，僅受溫度影響。下列敘述正確的是_____

a．整個反應的速率由第一步反應速率決定

b．同一溫度下，平衡時第一步反應的越大，反應正向程度越大

c．第二步反應速率慢，因而平衡轉(zhuǎn)化率也低

d．第二步反應的活化能比第一步反應的活化能高

（3）將氨氣與二氧化碳在有催化劑的反應器中反應 △H=－87.0 kJ/mol，體系中尿素的產(chǎn)率和催化劑的活性與溫度的關(guān)系如圖1所示：

①a點_____(填是或不是)處于平衡狀態(tài)，T1之后尿素產(chǎn)率下降的原因可能是 _____________。

②實際生產(chǎn)中，原料氣帶有水蒸氣，圖2表示CO2的轉(zhuǎn)化率與氨碳比、水碳比的變化關(guān)系。曲線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ對應的水碳比最大的是_____，測得b點氨的轉(zhuǎn)化率為30％，則x=______________。

（4）N2H4可作火箭推進劑。已知25℃時N2H4水溶液呈弱堿性：N2H4+H2ON2H5++OH- K1=；N2H5++H2ON2H62++OH - K2=；

①25℃時，向N2H4水溶液中加入H2SO4，欲使c(N2H5+ )＞c(N2H4 )，同時c(N2H5+)>c(N2H62+)，應控制溶液pH范圍__________(用含a、b式子表示)。

②水合肼(N2H4·H2O)的性質(zhì)類似一水合氨，與硫酸反應可以生成酸式鹽，該鹽的化學式為__________。

Answer 1

【答案】-112 bd 不是 升高溫度，平衡逆向移動，產(chǎn)率下降，且催化劑的活性降低 Ⅰ 4 14-b＜pH＜14-a (N2H6)(HSO4)2

【解析】

(1)根據(jù)蓋斯定律分析解答；

(2)a．整個反應的速率由慢反應決定；

b．υ正=k1 正·c2(NO)，υ 逆=k1 逆·c(N2O2)，反應達平衡時，υ正=υ逆，所以=K（該化學平衡常數(shù)），據(jù)此進行分析；

c．反應速率與轉(zhuǎn)化率無關(guān)；

d．相同溫度下，第一步反應快速達到平衡，第二步是慢反應；據(jù)此分析判斷；

(3)①產(chǎn)率最高之前，反應未達到平衡狀態(tài)；結(jié)合溫度對平衡移動及催化劑的影響回答；

②氨碳比相同時，增大水蒸氣的含量，平衡逆向移動，二氧化碳的轉(zhuǎn)化率減小，結(jié)合圖象分析判斷水碳比最大的曲線；根據(jù)圖象，b點時，=x，α(CO2)=60%，α(NH3)=30%，結(jié)合2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(g)計算解答；

(4)①N2H4+H2ON2H5++OH- K1=1×10-a；N2H5++H2ON2H62++OH- K2=1×10-b，根據(jù)平衡常數(shù)表達式結(jié)合c(N2H5+)＞c(N2H4)，同時c(N2H5+)＞c(N2H62+)，計算c(OH-)的范圍，從而計算pH的范圍；

②水合肼的性質(zhì)類似一水合氨，在水中應該能電離產(chǎn)生N2H62+和OH-，據(jù)此分析判斷與硫酸反應生成的酸式鹽的化學式。

(1)已知①N2(g)+O2(g)2NO(g)△H=+180 kJmol-1，②N2(g)+2O2(g)2NO2(g)△H=+68 kJmol-1，根據(jù)蓋斯定律，反應②-①得：2NO(g)+O2(g)=2NO2(g) △H=(-180+68)kJmol-1 =-112kJ/mol，故答案為：-112；

(2)a．整個反應的速率由慢反應決定，即由第二步反應速率決定，故a錯誤；

b．根據(jù)①同一溫度下，平衡時第一步反應的越大，化學平衡常數(shù)越大，則反應正向進行程度越大，故b正確；

c．反應速率的快慢與轉(zhuǎn)化率無關(guān)，轉(zhuǎn)化率與反應的限度有關(guān)，故c錯誤；

d．相同溫度下，第一步反應快速達到平衡，第二步是慢反應，則第二步的活化能比第一步的活化能高，故d正確；

故答案為：bd；

(3)①產(chǎn)率最高之前，未達到平衡狀態(tài)，故a點不是平衡點；反應為放熱反應，達到平衡之后，升高溫度，平衡逆向移動，產(chǎn)率下降，且催化劑的活性降低；

故答案為：不是；升高溫度，平衡逆向移動，產(chǎn)率下降，且催化劑的活性降低；

②氨碳比相同時，增大水蒸氣的含量，平衡逆向移動，二氧化碳的轉(zhuǎn)化率減小，根據(jù)圖象，氨碳比相同時，曲線Ⅲ的二氧化碳的轉(zhuǎn)化率大，所以曲線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ對應的水碳比最大的是為Ⅰ；根據(jù)圖象，b點時，=x，α(CO2)=60%，α(NH3)=30%，假設二氧化碳為1mol，則氨氣為xmol，轉(zhuǎn)化的二氧化碳為0.6mol，根據(jù)2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(g)，轉(zhuǎn)化的氨氣為1.2mol，則α(NH3)=×100%=0.3，解得：x=4，故答案為：Ⅰ；4；

(4)①N2H4+H2ON2H5++OH- K1=1×10-a；N2H5++H2ON2H62++OH- K2=1×10-b，可知K1==1×10-a，K2==1×10-b，欲使c(N2H5+)＞c(N2H4)，同時c(N2H5+)＞c(N2H62+)，則1×10-b＜c(OH-)＜1×10-a，即應控制溶液pH范圍為14-b＜pH＜14-a，故答案為：14-b＜pH＜14-a；

②水合肼的性質(zhì)類似一水合氨，在水中應該能電離產(chǎn)生N2H62+和OH-，因此它與硫酸反應生成的酸式鹽的化學式為(N2H6)(HSO4)2，故答案為：(N2H6)(HSO4)2。