Question

【題目】氮及其化合物在生產生活中用途廣泛。請回答：

I.在微生物作用下，土壤中的NH4+最終被O2氧化為NO3-，該反應的離子方程式為________。

Ⅱ.氨氣是重要的化工原料。已知：25℃時，NH3·H2O的電離常數kb=1.79×10-5，該溫度下，1.79mol/LNH4Cl溶液的pH約為_____________。

Ⅲ.汽車在行駛過程中有如下反應發生：

ⅰ.N2(g)+O2(g)2NO(g) △H=+180.7kJ/mol

ⅱ.2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H=-746.5kJ/mol

（1）能表示CO燃燒熱的熱化學方程式為__________________。

（2）反應ⅱ在________（填“較高”或“較低”）溫度下能自發進行。

（3）T溫度時，向10L恒容密閉容器中充入2molNO和2molCO發生反應ii，5min時達到平衡，測得0～5min內該反應速率v(N2)=0.016mol·L-1·min-1。

①T溫度時，該反應的平衡常數K=____________________。

②平衡時容器內壓強與起始時容器內壓強之比為_________________。

（4）一定條件下，向起始容積為5L的恒壓密閉容器充入1molN2和1molO2發生反應i。O2的平衡轉化率(α)與溫度(T)的關系如圖1所示；正反應的平衡常數(K)與溫度(T)的關系如圖2所示。

①圖1中，M、N、P三點所對應的狀態下，v(正)>v(逆)的是_______(填字母)，理由為______。

②T1溫度時，K正=1，則O2的平衡轉化率為________(保留三位有效數字)；在圖2中畫出逆反應平衡常數（K逆）與溫度(T)的關系曲線。________

Answer 1

【答案】 NH4＋＋2O2NO3－＋H2O＋2H＋ 4.5 CO(g)＋O2(g)CO2(g) ΔH＝－282.9 kJ·mol－1 較低 800 4:5 M 一定溫度下，M點對應狀態的O2的轉化率小于其平衡轉化率，反應正向進行建立平衡 33.3%

【解析】I.在微生物作用下，土壤中的NH4+最終被O2氧化為NO3-，反應的離子方程式為NH4＋＋2O2NO3－＋H2O＋2H＋，故答案為：NH4＋＋2O2NO3－＋H2O＋2H＋；

Ⅱ. 設該溫度下，1.79mol/LNH4Cl溶液的pH為a，該溶液中氫離子濃度為1.0×10-amol/L，一水合氨的濃度約為1.0×10-amol/L，此時溶液中氫氧根離子濃度為： mol/L=1.0×10-(14-a)mol/L，由于水解程度較小，則銨根離子濃度約為1.79mol/L，則該溫度下NH3H2O的電離常數約為：K==1.79×10-5，解得：a=4.5，故答案為：4.5；

Ⅲ.(1)ⅰ.N2(g)+O2(g)2NO(g) △H=+180.7kJ/mol

ⅱ.2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H=-746.5kJ/mol

根據蓋斯定律，將×(i+ii)，得CO(g)＋O2(g)CO2(g) ΔH＝×(-746.5kJ/mol+180.7kJ/mol)=－282.9 kJ·mol－1，故答案為：CO(g)＋O2(g)CO2(g) ΔH＝－282.9 kJ·mol－1；

(2)反應ⅱ的△H＜0，△S＜0，要反應能夠自發進行，須△G=△H-T△S＜0，因此在較低溫度下能自發進行，故答案為：較低；

(3)①T溫度時， 0～5min內該反應速率v(N2)=0.016mol·L-1·min-1，則平衡時c(N2)=0.016mol·L-1·min-1×5min=0.08mol/L，根據方程式2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)，c(CO2) =0.16mol/L，c(CO) =0.04mol/L，c(CO2) =0.04mol/L，該反應的平衡常數K==800，故答案為：800；

②平衡時容器內壓強與起始時容器內壓強之比物質的量之比= =，故答案為： ；

(4)①圖1中，一定溫度下，M點對應狀態的O2的轉化率小于其平衡轉化率，反應正向進行建立平衡，因此v(正)>v(逆)的是M點，故答案為：M；一定溫度下，M點對應狀態的O2的轉化率小于其平衡轉化率，反應正向進行建立平衡

② N2(g)+O2(g)2NO(g)

起始(mol)1 1 0

反應 x x 2x

平衡 1-x 1-x 2x

K正==1，解得：x=mol，O2的平衡轉化率為×100%=33.3%，該反應逆反應是放熱反應，升高溫度，平衡正反應方向移動，K逆逐漸減小，逆反應平衡常數(K逆)與溫度(T)的關系曲線為，故答案為：。