Question

【題目】研究氮及其化合物的性質在人類進步過程中具有極為重要的意義

(1)研究表明,CO與N2O在Fe+作用下發生反應的能量變化及反應歷程如圖所示，兩步反應分別為①N2O+Fe+=N2+FeO+(慢)；②FeO++CO=CO2+Fe+(快)。由圖可知總反應的化學反應速率由反應____(填“①”或“②”)決定。

(2)工業生產可以用NH3(g)與CO2(g)經兩步可逆反應生成尿素，兩步反應的能量變化示意圖如下：

則NH3(g)與CO2(g)反應生成尿素的熱化學方程式為____________________。

(3)基元反應是指反應物直接轉化為產物的反應。飛秒激光為代表的分子動力學可測得過程中出現的物質的光譜從而研究反應的機理，反應級數是速率方程中濃度項的冪次之和，用n表示。反應級數越大表示濃度對反應速率影響越大。已知：基元反應N2O5═N2O4+O2 v═Kc(N2O5)是一級反應；則基元反應NO2+CO=CO2+NO v=Kc(NO2)c(CO)此反應為__________級反應。（兩個方程涉及的物質均為氣態）若v的單位為mol/(L·S)，用n表示反應級數，則化學反應速率常數K的單位通式為_______________。

(4)已知反應：2NO(g)＋2H2(g)N2(g)＋2H2O(g)在1L密閉容器中進行，該反應達到平衡過程測得下表數據。

實驗序號	溫度℃	初始NO濃度(mol·L－1)	初始H2濃度(mol·L－1)	NO的平衡轉化率
1	110	1.2	1.2	a
2	110	1.0	1.0	50%
3	100	1.0	1.0	b

①在110 ℃時，此反應的化學平衡常數為________。

②在實驗2的平衡體系中再加入1.0mol NO和0.5 mol N2，平衡將向________方向移動。

③實驗1中，NO的轉化率a________50%(填“＞”、“＝”或“＜”)。實驗3中，b的值________(填字母序號)。

A．等于50% B．大于50%

C．小于50% D．由本題所給資料無法判斷

(5)一種直接肼燃料電池的結構如圖所示，回答下列問題

①b為電池的_________極

②負極的電極反應方程式為_________________________________

Answer 1

【答案】① 2NH3(g)+CO2（g）CO(NH2)(s)+ H2O（l）△H=-134kJmol-1 二 或2 Ln-1.mol1-n.s-1 1 正反應 ＞ D 正 負極的電極反應為: N2H4+4OH--4e-= N2↑+4H2O

【解析】

總反應的化學反應速率由速率慢的反應決定；熱反應方程式反應熱根據蓋斯定律進行計算；根據化合價變化可知，過氧化氫發生還原反應生成水，N2H4發生氧化反應生成氮氣，據此回答問題。

(1)兩步反應分別為①N2O+Fe+=N2+FeO+(慢)；②FeO++CO=CO2+Fe+(快)。總反應的化學反應速率由速率慢的反應①決定。

(2)根據蓋斯定律，NH3(g)與CO2(g)反應生成尿素的熱化學方程式為NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)(s)+ H2O（l）△H=-272kJmol-1+138kJmol-1=-134kJmol-1。

(3)反應級數是速率方程中濃度項的冪次之和，基元反應NO2+CO=CO2+NOv=Kc(NO2)c(CO)，濃度項的冪次之和為2，此反應為二級反應。若v的單位為mol/(L·S)，設產物為X，用n表示反應級數，則化學反應速率常數K= ，單位通式為Ln-1.mol1-n.s-1。

(4)已知反應：2NO(g)＋2H2(g)N2(g)＋2H2O(g)在1L密閉容器中進行，在110 ℃時該反應達到平衡過程，一氧化氮的轉化率為50%，則平衡時一氧化氮的濃度為0.5mol/L，氫氣的濃度為0.5mol/L，生成氮氣的濃度為0.25mol/L，水的濃度為0.5mol/L。

①在110 ℃時，此反應的化學平衡常數為 。

②在實驗2的平衡體系中再加入1.0mol NO和0.5 mol N2，此時濃度商Q=，即平衡將向正方向移動。

③實驗2與實驗1比較，溫度相同，實驗1反應物濃度較大，故NO的轉化率a＞50%。反應的能量變化情況未知，反應熱無法判斷，故降低溫度，轉化率大小無法確定，選D由本題所給資料無法判斷。

(5) ①根據題目箭頭，a極失去電子，發生氧化反應，為負極；b極得到電子，發生還原反應，為正極。

②負極為N2H4生成氮氣的反應，電極反應式為N2H4+4OH--4e-= N2↑+4H2O。