Question

氮及其化合物在工农业生产中具有重要作用．
（1）某小组进行工业合成氨N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0的模拟研究，在1L密闭容器中，分别加入0.1mol N₂和0.3mol H₂．实验①、②、③中c（N₂）随时间（t）的变化如图所示．
实验②从开始到达到平衡状态的过程中，用H₂表示的平均反应速率为______．
与实验①相比，．实验②所采用的实验条件可能为______（填字母），实验③所采用的实验条件可能为______（填字母）．
a．增大压强b．减小压强c．升高温度d．降低温度e．使用催化剂
（2）NH₃可用于处理废气中的氮氧化物，其反应原理为2NH₃（g）+NO（g）+NO₂（g）?2N₂（g）+3H₂O（g）△H＜O，
欲提高废气中氮氧化物的转化率，可采取的措施是______（填字母）
a．升高温度　b．增大压强　c，增大NH₃的浓度
（3）NCl₃遇水发生水解反应，生成NH₃的同时得到______（填化学式）．ClO₂是广谱高效消毒剂，制备原理为NCl₃+6ClO₂^-+3H₂O=NH₃↑+6ClO₂+3OH^-+3Cl^-．若转移1mol电子，则制取ClO₂的质量为______．
（4）25℃时，将amol?L^-1的氨水与bmol?L^-1盐酸等体积混合，反应后溶液恰好显中性，则a______b（填“＞”、“＜”或“=”）．用a、b表示NH₃?H₂O的电离平衡常数为______．

Answer 1

解：（1）由图可知，实验②10min到达平衡，平衡时△（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），
由图可知，与实验①相比，实验②到达平衡所以时间较短，反应速率较快，但平衡时氮气的浓度不变，改变条件平衡不移动，该反应正反应是气体体积减小的反应，故实验②应是使用催化剂，
由图可知，与实验①相比，实验③到达平衡所以时间较短，反应速率较快，平衡时氮气的浓度增大，改变体积平衡向逆反应移动，该反应正反应是体积减小的放热反应，故为升高温度；
故答案为：0.012mol/（L?min），e，c；
（2）提高废气中氮氧化物的转化率，应改变条件使平衡向正反应移动，
a．该反应正反应是放热反应，升高温度，平衡向逆反应移动，氮氧化物的转化率降低，故a错误；
b．该反应正反应是体积增大的反应，增大压强，平衡向逆反应移动，氮氧化物的转化率降低，故b错误；
c．增大NH₃的浓度，平衡向正反应移动，氮氧化物的转化率增大，故c正确；
故答案为：c；
（3）NCl₃遇水发生水解反应，NCl₃分子中负价原子结合水电离的氢离子，正价原子结合水电离的去氢根离子，故生成NH₃的同时还得到HClO，
反应中只有氯元素的化合价发生变化，氯元素由NCl₃中+1降低为Cl^-中-1价，由ClO₂^-中+3价升高为ClO₂中+4价，故转移1mol电子，生成ClO₂的物质的量为1mol，质量为1mol×67.5g/mol=67.5g，
故答案为：HClO，67.5；
（4）溶液显中性，所以c（H⁺）=c（OH^-），溶液的电荷守恒可得：c（H⁺）+c（NH₄⁺）=c（Cl^-）+c（OH^-），故c（NH₄⁺）=c（Cl^-），氯化铵是强酸弱碱盐其水溶液呈酸性，要使氯化铵溶液呈中性，则氨水应稍微过量，因为盐酸和氨水的体积相等，则氨水的物质的量浓度大于盐酸，
溶液中c（H⁺）=c（OH^-）=10^-7mol/L，c（NH₄⁺）=c（Cl^-）=mol/L，c（NH₃?H₂O）=（-）mol/L，
电离常数只与温度有关，则此时NH₃?H₂O的电离常数K_b===，
故答案为：＞，．
分析：（1）由图可知，实验②10min到达平衡，平衡时△（N₂）=0.1mol/L-0.06mol/L=0.04mol/L，再根据方程式计算△c（H₂）随，根据v=计算v（H₂）；
由图可知，与实验①相比，实验②到达平衡所以时间较短，反应速率较快，但平衡时氮气的浓度不变，改变条件平衡不移动，该反应正反应是气体体积减小的反应，故实验②应是使用催化剂；
由图可知，与实验①相比，实验③到达平衡所以时间较短，反应速率较快，平衡时氮气的浓度增大，改变体积平衡向逆反应移动，据此结合选项判断；
（2）提高废气中氮氧化物的转化率，应改变条件使平衡向正反应移动，结合平衡移动原理分析；
（3）NCl₃遇水发生水解反应，NCl₃分子中负价原子结合水电离的氢离子，正价原子结合水电离的去氢根离子，据此判断双键产物；
反应中只有氯元素的化合价发生变化，氯元素由NCl₃中+1降低为Cl^-中-1价，由ClO₂^-中+3价升高为ClO₂中+4价，据此计算；
（4）溶液显中性，所以c（H⁺）=c（OH^-），溶液的电荷守恒可得：c（H⁺）+c（NH₄⁺）=c（Cl^-）+c（OH^-），故c（NH₄⁺）=c（Cl^-），氯化铵是强酸弱碱盐其水溶液呈酸性，要使氯化铵溶液呈中性，则氨水应稍微过量；
电离常数只与温度有关，结合电离常数K_b=计算．
点评：题目综合性较大，涉及化学反应速率计算、影响化学平衡的因素、氧化还原反应、电解质溶液的有关计算、电离平衡常数等，难度中等，（3）中注意根据盐类水解原理判断产物．