Question

2．合理應(yīng)用和處理含氮的化合物，在生產(chǎn)生活中有重要意義．
（1）用活化后的V₂O₅作催化劑，氨氣將NO還原成N₂的一種反應(yīng)歷程如圖1所示．

寫出總反應(yīng)化學(xué)方程式4NH₃+4NO+O₂ $\frac{\underline{\;V_{2}O_{5}\;}}{\;}$4N₂+6H₂O．
（2）已知N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-94.4gKJ•mol^-1，恒容時，體系中各物質(zhì)濃度隨時間變化的曲線如圖2所示．
①在2L容器中發(fā)生反應(yīng)，前20min內(nèi)，v（NH₃）=0.050mol（L•min）^-1，放出的熱量為94.4gKJ．
②25min時采取的措施是將NH₃從反應(yīng)體系中分離出去．
③時段III條件下，反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式為$\frac{（0.50mol/L）^{2}}{（0.75mol/L）^{3}×0.25mol/L}$（只列計算表達式，不計算）．
（3）用氨氣制取尿素[CO（NH₂）₂]的反應(yīng)：2NH₃（g）+CO₂（g）?0CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）；△H＜0．某溫度下，向容器為0.1L的密閉容器中通入4molNH₃和2molCO₂，該反應(yīng)進行到40s時，達到平衡，此時CO₂的妝花率為50%．圖3中的曲線表示在前25s內(nèi)NH₃的濃度隨時間的變化而變化．其他條件不變，請在圖3中用實線畫出使用催化劑后c（NH₃）隨時間的變化曲線．

Answer 1

分析 （1）用V₂O₅作催化劑，NH₃可將NO還原成N₂，結(jié)合反應(yīng)歷程圖可知反應(yīng)物還有氧氣，生成物為N₂和H₂O，配平即得反應(yīng)方程式；
（2）①根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計算出前20min內(nèi)氨氣的平均反應(yīng)速率v（NH₃），根據(jù)達到平衡時生成氨氣的物質(zhì)的量及熱化學(xué)方程式N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；△H=-94.4kJ•mol^-1計算出放出的熱量；
②根據(jù)25min時氨氣的物質(zhì)的量變?yōu)?，而氮氣和氫氣的物質(zhì)的量不變進行解答，改變的條件是分離出氨氣；
③根據(jù)時段Ⅲ條件下達到平衡時各組分的濃度及平衡常數(shù)等于生成物平衡濃度冪次方乘積除以反應(yīng)物平衡濃度冪次方乘積進行解答；
（3）催化劑改變反應(yīng)速率不改變化學(xué)平衡，依據(jù)催化劑的作用畫出圖象．

解答 解：（1）用V₂O₅作催化劑，NH₃可將NO還原成N₂，結(jié)合反應(yīng)歷程圖可知反應(yīng)物還有氧氣，生成物為N₂和H₂O，配平即得反應(yīng)方程式為4NH₃+4NO+O₂$\frac{\underline{\;V_{2}O_{5}\;}}{\;}$4N₂+6H₂O，
故答案為：4NH₃+4NO+O₂$\frac{\underline{\;V_{2}O_{5}\;}}{\;}$4N₂+6H₂O；
（2）①根據(jù)圖象可知，20min時氨氣的物質(zhì)的量濃度為1.00mol/L，所以氨氣的平均反應(yīng)速率為：v（NH₃）=$\frac{1.00mol/L}{20min}$=0.050mol（L•min）^-1；
達到平衡時生成的氨氣的物質(zhì)的量為：1.00 mol/L×1L=1.00mol，
根據(jù)N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；△H=-94.4kJ•mol^-1可知生成2.00mol氨氣放出的熱量為94.4kJ，
故答案為：0.050mol（L•min）^-1； 94.4kJ；
②25min時氨氣的物質(zhì)的量迅速變?yōu)?而氮氣、氫氣的物質(zhì)的量不變，之后氮氣、氫氣的物質(zhì)的量逐漸減小，氨氣的物質(zhì)的量逐漸增大，說明25min時改變的條件是將NH₃從反應(yīng)體系中分離出去，
故答案為：將NH₃從反應(yīng)體系中分離出去；
③時段Ⅲ條件下，反應(yīng)為：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），圖象方向可知平衡狀態(tài)下[N₂]=0.25mol/L，[NH₃]=0.50mol/L，[H₂]=0.75mol/L，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)為：K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{{c}^{3}（{H}_{2}）c（{N}_{2}）}$=$\frac{（0.50mol/L）^{2}}{（0.75mol/L）^{3}×0.25mol/L}$，
故答案為：$\frac{（0.50mol/L）^{2}}{（0.75mol/L）^{3}×0.25mol/L}$；
（3）2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（l）+H₂O（g），反應(yīng)進行到40s時達到平衡，反應(yīng)達到平衡時CO₂的轉(zhuǎn)化率為50%，消耗二氧化碳濃度20mol/L×50%=10mol/L；
                           2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（l）+H₂O（g）
起始量（mol/L）  40               20                 0                     0
變化量（mol/L）  20               10                0                    10
平衡量（mol/L）  20               10                 0                    10
若反應(yīng)延續(xù)至70s，保持其它條件不變情況下，使用催化劑時，改變反應(yīng)速率，不改變化學(xué)平衡，曲線的轉(zhuǎn)折點在橫坐標(biāo)40之前，縱坐標(biāo)必需在20的線上，該反應(yīng)的進程曲線為如圖所示：，
故答案為：．

點評 本題考查較為綜合，涉及化學(xué)平衡影響因素分析、化學(xué)平衡的計算等知識，題目難度中等，注意掌握化學(xué)平衡及其影響因素，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析能力及靈活應(yīng)用能力．