Question

【题目】氮是动植物生长不可缺少的元素，氮在自然界中的循环对生命有重要意义。

（1）合成氨反应为N2（g）+3H2（g） 2 NH3（g） H=-92.3kJ/mol，工业上为了提高H2的转化率可采取的措施是：____________________。

A.使用催化剂 B.增大N2浓度 C增大压强 D.升高温度 E.及时分离生成的NH3

（2）氮的氧化物属大气污染物，为变废为宝可将NO和NO2按一定的比例通入NaOH溶液使之恰好完全被吸收生成NaNO2，写出该反应的离子方程式：_______________________________。

（3）NH3是重要的化工原料，用途广泛，如合成尿素等。合成尿素原理分两步：

CO2（g）+ 2 NH3（g）== NH2COONH4(s) H1=-159.5kJ/mol

NH2COONH4(s) == CO(NH2)2(s) + H2O(g) H2=+28.5kJ/mol

则2NH3（g）+ CO2（g）== CO(NH2)2(s) + H2O(g) H=____________kJ/mol

（4）向温度为T容积为1L的刚性密闭容器中通入1molN2和3molH2发生N2（g）+3H2（g） 2NH3（g）的反应。体系总压强p与反应时间t的关系如下表：

t/h	0	1	2	4	8	16
p/Mpa	30.0	28.0	26.5	25.5	25.0	25.0

则H2的平衡转化率α(H2)=_____（保留1位小数），平衡常数K=_____（用分数表示）。

（5）现有25℃时某浓度的氯化铵溶液中NH3H2O和NH4+的浓度随pH的变化示意图如图Ⅰ所示，该温度下NH3H2O电离平衡常数为____________（用a的代数式表示）。

（6）利用微生物的作用将化学能转化为电能即设计成微生物电池可用于同时处理含硝酸钠和有机物的废水，使NO3- 转化为N2，装置原理如图Ⅱ（图中有机物用C6H12O6表示）。写出电极b上发生的电极反应式：_________________________________________。

Answer 1

【答案】BCE NO+NO2+2OH-==2NO2- + H2O -131.0 33.3% 1/12 10a-14 2NO3- + 6H2O + 10e- = N2 + 12OH-

【解析】

本题是化学反应原理的综合题，主要考查盖斯定律的应用，电离平衡常数的计算，原电池原理，化学平衡的计算。(1)结合N2（g）+3H2（g） 2 NH3（g）可知，增大N2浓度、增大压强、及时分离生成的NH3可以提高H2的转化率；

（2）NO和NO2通入NaOH溶液恰好完全被吸收生成NaNO2，据此分析；

（3）利用盖斯定律计算该反应的焓变；

（4）利用三段式，计算平衡时各物质的浓度，并计算转化率及平衡常数；

（5）根据NH3H2O电离平衡常数表达式计算此时的电离平衡常数；

（6）根据图示电极b上的反应为NO3-→N2，据此分析；

(1)对于N2（g）+3H2（g） 2 NH3（g）的反应，A.使用催化剂，平衡不移动，H2的转化率不变，故A项错误；

B.增大N2浓度，平衡正向移动，H2的转化率增大，故B项正确；

C.增大压强，平衡正向移动，H2的转化率增大，故C项错误；

D.该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，H2的转化率减小，故D项错误；

E.及时分离生成的NH3，平衡正向移动，H2的转化率增大，故E项正确；

综上，本题选BCE。

(2)NO和NO2按一定的比例通入NaOH溶液，完全反应生成NaNO2，属于价态归中的氧化还原反应，配平得到NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+ H2O，离子反应方程式为NO+NO2+2OH-==2NO2- + H2O，因此，本题答案为：NO+NO2+2OH-==2NO2- + H2O；

(3)CO2（g）+ 2NH3（g）= NH2COONH4（s）ΔH1=- 159.5kJ/mol ① ，NH2COONH4（s）= CO（NH2）2（s）+ H2O（g）ΔH2=+28.5kJ/mol ②，应用盖斯定律，①+②得，2NH3（g）+ CO2（g）= CO（NH2）2（s）+ H2O（g）ΔH=ΔH1+ΔH2=（-159.5kJ/mol）+（+28.5kJ/mol）=-131.0kJ/mol，因此，本题答案为：-131.0；

(4)由表可知，向体系中加入1molN2和3molH2，初始压强为30Mpa，达到平衡时压强为25Mpa，由压强之比等于物质的量之比可知，n0：n平=30:25 ，则n平=10/3mol，设平衡时，消耗氮气x mol，得到三段式为

N2（g）+3H2（g） 2NH3（g）

n0 1mol 3mol 0mol

Δn x mol 3x mol 2x mol

n平 (1-x) mol (3-3x) mol 2x mol

则1-x+3-3x+2x=10/3，解得x=1/3，故H2的平衡转化率α(H2)=1mol/3mol×100%=33.3%；平衡常数K=c2(NH3)/c(N2)c3(H2)=(2/3)2/(2/3) ×23=1/12，因此，本题答案为：33.3%；1/12；

(5)NH3·H2O的电离方程式为NH3·H2ONH4++OH-，NH3·H2O的电离平衡常数=c(NH4+)·c(OH-)/c(NH3·H2O)，由图知当c（NH4+）=c（NH3·H2O）时pH=a，此时c（H+）=10-amol/L，c（OH-）=10a-14mol/L，则NH3·H2O的电离平衡常数=10a-14，因此，本题答案为:10a-14；

(6)根据图示电极b上的反应为NO3-→N2，N元素的化合价由+5价降至0价，根据N守恒，2molNO3-得到10mol电子生成1molN2/span>，2NO3-+10e-→N2↑，结合原子守恒，电极b上的电极反应式为2NO3-+10e-+6H2O=N2↑+12OH-，因此，本题答案为: 2NO3- + 6H2O + 10e- = N2 + 12OH-；