Question

氮及其化合物在工農業生產中具有重要作用．
（1）某小組進行工業合成氨N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0的模擬研究，在1L密閉容器中，分別加入0.1mol N₂和0.3mol H₂．實驗①、②、③中c（N₂）隨時間（t）的變化如圖所示．
實驗②從開始到達到平衡狀態的過程中，用H₂表示的平均反應速率為______．
與實驗①相比，．實驗②所采用的實驗條件可能為______（填字母），實驗③所采用的實驗條件可能為______（填字母）．
a．增大壓強b．減小壓強c．升高溫度d．降低溫度e．使用催化劑
（2）NH₃可用于處理廢氣中的氮氧化物，其反應原理為2NH₃（g）+NO（g）+NO₂（g）?2N₂（g）+3H₂O（g）△H＜O，
欲提高廢氣中氮氧化物的轉化率，可采取的措施是______（填字母）
a．升高溫度　b．增大壓強　c，增大NH₃的濃度
（3）NCl₃遇水發生水解反應，生成NH₃的同時得到______（填化學式）．ClO₂是廣譜高效消毒劑，制備原理為NCl₃+6ClO₂^-+3H₂O=NH₃↑+6ClO₂+3OH^-+3Cl^-．若轉移1mol電子，則制取ClO₂的質量為______．
（4）25℃時，將amol?L^-1的氨水與bmol?L^-1鹽酸等體積混合，反應后溶液恰好顯中性，則a______b（填“＞”、“＜”或“=”）．用a、b表示NH₃?H₂O的電離平衡常數為______．

Answer 1

解：（1）由圖可知，實驗②10min到達平衡，平衡時△（N₂）=0.1mol/L-0.06mol/L=0.04mol/L，由方程式可知，△c（H₂）=3△（N₂）=3×0.04mol/L=0.12mol/L，故v（H₂）==0.012mol/（L?min），
由圖可知，與實驗①相比，實驗②到達平衡所以時間較短，反應速率較快，但平衡時氮氣的濃度不變，改變條件平衡不移動，該反應正反應是氣體體積減小的反應，故實驗②應是使用催化劑，
由圖可知，與實驗①相比，實驗③到達平衡所以時間較短，反應速率較快，平衡時氮氣的濃度增大，改變體積平衡向逆反應移動，該反應正反應是體積減小的放熱反應，故為升高溫度；
故答案為：0.012mol/（L?min），e，c；
（2）提高廢氣中氮氧化物的轉化率，應改變條件使平衡向正反應移動，
a．該反應正反應是放熱反應，升高溫度，平衡向逆反應移動，氮氧化物的轉化率降低，故a錯誤；
b．該反應正反應是體積增大的反應，增大壓強，平衡向逆反應移動，氮氧化物的轉化率降低，故b錯誤；
c．增大NH₃的濃度，平衡向正反應移動，氮氧化物的轉化率增大，故c正確；
故答案為：c；
（3）NCl₃遇水發生水解反應，NCl₃分子中負價原子結合水電離的氫離子，正價原子結合水電離的去氫根離子，故生成NH₃的同時還得到HClO，
反應中只有氯元素的化合價發生變化，氯元素由NCl₃中+1降低為Cl^-中-1價，由ClO₂^-中+3價升高為ClO₂中+4價，故轉移1mol電子，生成ClO₂的物質的量為1mol，質量為1mol×67.5g/mol=67.5g，
故答案為：HClO，67.5；
（4）溶液顯中性，所以c（H⁺）=c（OH^-），溶液的電荷守恒可得：c（H⁺）+c（NH₄⁺）=c（Cl^-）+c（OH^-），故c（NH₄⁺）=c（Cl^-），氯化銨是強酸弱堿鹽其水溶液呈酸性，要使氯化銨溶液呈中性，則氨水應稍微過量，因為鹽酸和氨水的體積相等，則氨水的物質的量濃度大于鹽酸，
溶液中c（H⁺）=c（OH^-）=10^-7mol/L，c（NH₄⁺）=c（Cl^-）=mol/L，c（NH₃?H₂O）=（-）mol/L，
電離常數只與溫度有關，則此時NH₃?H₂O的電離常數K_b===，
故答案為：＞，．
分析：（1）由圖可知，實驗②10min到達平衡，平衡時△（N₂）=0.1mol/L-0.06mol/L=0.04mol/L，再根據方程式計算△c（H₂）隨，根據v=計算v（H₂）；
由圖可知，與實驗①相比，實驗②到達平衡所以時間較短，反應速率較快，但平衡時氮氣的濃度不變，改變條件平衡不移動，該反應正反應是氣體體積減小的反應，故實驗②應是使用催化劑；
由圖可知，與實驗①相比，實驗③到達平衡所以時間較短，反應速率較快，平衡時氮氣的濃度增大，改變體積平衡向逆反應移動，據此結合選項判斷；
（2）提高廢氣中氮氧化物的轉化率，應改變條件使平衡向正反應移動，結合平衡移動原理分析；
（3）NCl₃遇水發生水解反應，NCl₃分子中負價原子結合水電離的氫離子，正價原子結合水電離的去氫根離子，據此判斷雙鍵產物；
反應中只有氯元素的化合價發生變化，氯元素由NCl₃中+1降低為Cl^-中-1價，由ClO₂^-中+3價升高為ClO₂中+4價，據此計算；
（4）溶液顯中性，所以c（H⁺）=c（OH^-），溶液的電荷守恒可得：c（H⁺）+c（NH₄⁺）=c（Cl^-）+c（OH^-），故c（NH₄⁺）=c（Cl^-），氯化銨是強酸弱堿鹽其水溶液呈酸性，要使氯化銨溶液呈中性，則氨水應稍微過量；
電離常數只與溫度有關，結合電離常數K_b=計算．
點評：題目綜合性較大，涉及化學反應速率計算、影響化學平衡的因素、氧化還原反應、電解質溶液的有關計算、電離平衡常數等，難度中等，（3）中注意根據鹽類水解原理判斷產物．