最新“人工固氮”的研究报道：常温常压、光照条件下，N2在催化剂表面与水发生反应：2N2 (...

科学家一直致力于“人工固氮”的新方法研究。

（1）最新“人工固氮”的研究报道：常温常压．光照条件下，N₂在催化剂表面与水发生反应：2N₂ (g)+6H₂O (l) 4NH₃ (g)+3O₂ (g)+  Q　　

已知该反应的平衡常数K与温度的关系如右图，则此反应的 Q　　 0 (填“＞”“＜”或“＝”)。

（2）常温下，如果上述反应在体积不变的密闭容器中发生，当反应达到平衡时，________ (选填编号)。

A．容器中气体的平均分子量不随时间而变化     B．v（N₂）/ v（O₂）=2:3

C．容器中气体的密度不随时间而变化           D．通入稀有气体能提高反应的速率

（3）将反应生成的混合气体通入水中即可得氨水。用水稀释0．1mol·L^-1氨水，溶液中随着水量的增加而增大的是　　　　　　　　 （填字母标号）。

A．c(H⁺)×c(NH₃·H₂O)/c(OH^－)　　　B．c(NH₄⁺)×c(OH^－)/c(NH₃·H₂O)

C．c(H⁺)·c(OH^－)　　　　      　D．

（4）常温下,在恒压密闭容器中上述反应达到平衡后，在其他条件不变时，通入2mol N_2,请在右图中画出正(v_正)．逆(v_逆)反应速率随时间t变化的示意图。

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最新“人工固氮”的研究报道：常温常压、光照条件下，N2在催化剂表面与水发生反应：2N2 (g)+6H2O (l) 4NH3 (g)+3O2 (g) △H= – Q(Q>0) ，如果反应的平衡常数K值变大，该反应（　　　 ）

A.化学平衡一定向正反应方向移动

B.化学平衡一定向逆反应方向移动

C.在平衡移动时正反应速率增大逆反应速率减小

D.在平衡移动时正反应速率增大逆反应速率不变

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最新“人工固氮”的研究报道：常温常压、光照条件下，N2在催化剂表面与水发生反应：2N2 (g)+6H2O (l)4NH3 (g)+3O2 (g) – Q(Q>0) ，如果反应的平衡常数K值变大，该反应

A. 一定向正反应方向移动

B. 一定向逆反应方向移动

C. 在平衡移动时正反应速率先减小后增大

D. 在平衡移动时逆反应速率先增大后减小

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Ⅰ.化学平衡知识:

（1）根据最新“人工固氮”的研究报道，在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂(掺有少量Fe2O3和TiO2)表面与水发生反应:

2N2(g)+6H2O(1) 4NH3(g)+3O2(g) ΔH=1530 kJ/mol,

H2O(g)=H2O(1)ΔH=-44.0kJ/mol,

则4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g) ΔH=______kJ/mol。在恒温恒容密闭容器中，当该反应处于平衡状态时，欲使平衡向正反应方向移动且反应速率加快，下列措施可行的是_____(填字母)

A.向平衡混合物中充入Ar　　　　　　　　 B.向平衡混合物中充入O2

C.采用更好的催化剂　　　　　　　　　　　　 D.降低反应的温度

（2）①用氨气制取尿素[CO(NH2)]的反应为:2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2+H2O(g)ΔH<0,某温度下，向容器为1L 的密闭容器中通入4molNH3 和2molCO2,该反应进行到40% 时，达到平衡，此时CO2的转化率为50%。下图中的曲线表示在前25s内NH3 的浓度随时间的变化。如果保持其他条件不变的情况下使用催化剂，请在下图中用实线画出c(NH3)随时间的变化曲线____________

②若保持温度和容器体积不变，向平衡体系中再通入2molNH3 和2molH2O,此时v正____v 逆(填“>”、“=”或“<”)

（3）羟胺NH2OH 可以看作是NH3分子内的一个氢原子被羟基取代的衍生物。以硝酸、硫酸水溶液作电解质进行电解，在汞电极上NO3可转化为NH2OH,以铂为另一极，则该电解反应的总化学方程式_______.

Ⅱ.溶液中的行为:

（4）常温下，向20 mL 0.2 mol/LH2A 溶液中滴加0.2 mol/LNaOH 溶液。有关微粒物质的量变化如下图所示。

则当v(NaOH)=20mL 时，溶液中离子浓度大小关系:____________.

（5）含有Cr2O72-的废水毒性较大，某工厂废水中含5.0×10-3mol/L的Cr2O72-。为了使废水的排放达标，进行如下处理:

①该废水中加入绿矾(FeSO4·7H2O)和H+，发生反应的离子方程式为___________。

②若处理后的废水中残留的c(Fe3+)=2.0×10-13mol/L，则残留的Cr3+的浓度为______。(已知:Ksp[Fe(OH)3 ]=4.0×10-38，Ksp[Cr(OH)3]=6.0×10-31)

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氮及其化合物在生活和生产中应用广泛。

（1）根据最新“人工固氮”的研究报道，在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂（掺有少量Fe2O3和TiO2）表面与水发生反应：2N2(g)＋6H2O（1）4NH3(g)＋3O2(g)　 H=＋1530 kJ·mol-1，又知：H2O(g) =　 H2O（1）　 H=－44.0 kJ·mol-1，则4NH3(g)＋3O2(g)2N2(g)＋6H2O(g) H =_____kJ·mol-1。在恒温恒容密闭容器中，当该反应处于平衡状态时，欲使平衡向正反应方向移动且反应速率加快，下列措施可行的是_____。（填字母）

A．向平衡混合物中充入Ar　　 B．向平衡混合物中充入O2

C．采用更好的催化剂　　 D．降低反应的温度

（2）①用氨气制取尿素[CO(NH2)]的反应为：2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(s)＋H2O(g)△H＜0，某温度下，向容器为1L的密闭容器中通入4 mol NH3和2molCO2，该反应进行到40s时，达到平衡，此时CO2的转化率为50%。下图中的曲线表示在前25s内NH3的浓度随时间的变化。如果保持其他条件不变的情况下使用催化剂，请在下图中用实线画出c(NH3)随时间的变化曲线。_______________。

② 若保持温度和容器体积不变，向平衡体系中再通入2molNH3和2molH2O，此时v正______v逆（填“>”、“=”或“<”）

（3）叠氮酸钠(NaN3)常用于汽车安全气囊中，工业 生产NaN3主要是在175℃时把NaNO3粉末加到熔化的NaNH2中，此外还生成两种常见的碱性物质，请写出上述过程的化学方程式_______________________。

（4）羟胺NH2OH可以看作是NH3分子内的一个氢原子被羟基取代的衍生物。以硝酸、硫酸水溶液作电解质进行电解，在汞电极上NO3-可转化为NH2OH，以铂为另一极，则该电解反应的总化学方程式_______。

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（14分）I．科学家一直致力于“人工固氮”的新方法研究。

（1）根据最新“人工固氮”的研究报道，在常温、常压、光照条件下，N₂在催化剂（掺有少量Fe₂O₃的TiO₂）表面与水发生下列反应：2N₂ (g)+6H₂O (l)4NH₃ (g)+3O₂ (g)     ΔH＝ a kJ·mol^－1

进一步研究NH₃生成量与温度的关系，常压下达到平衡时测得部分实验数据如下表：

① 此合成反应的a________0 (填“＞”“＜”或“＝”)

② 已知：

N₂ (g) + 3H₂(g)2NH₃ (g)     ΔH＝－92.4 kJ·mol^－1，

2H₂ (g) + O₂ (g)===2H₂O (l)       ΔH＝－571.6 kJ·mol^－1，

则2N₂ (g) + 6H₂O (l)4NH₃ (g) + 3O₂ (g)  ΔH＝________；

（2）用水稀释0.1 mol·L^－1氨水，溶液中随着水量的增加而减小的是________（填字母标号）

II．工业生产中产生含SO₂的废气，经石灰吸收和氧化后制成硫酸钙，硫酸钙是一种用途非常广泛的产品，可用于生产硫酸、水泥等。

（1）硫酸生产中，SO₂催化氧化成SO₃的热化学方程式为：

2SO₂ (g) + O₂(g)2SO₃ (g)     ΔH＝－196.0 kJ·mol^－1

① 容器体积不变时，为了提高SO₂的转化率，可采用的措施是________（填字母标号）

A．加入V₂O₅作催化剂    B．使用过量SO₂    C．高温    D．通入过量空气

② 某温度时，在一个容积为10L的密闭容器中充入4.0 molSO₂和2.0 molO₂，半分钟后达到平衡，并放出352.8kJ的热量。此时SO₂的转化率是________，该温度下的平衡常数K＝________；

（2）已知25℃时，Ksp(CaSO₄)＝7.10×10^－5。向0.100 L 含CaSO₄固体的溶液中加入2.22 gCaCl₂ 粉末充分搅拌，假设溶液的体积变化忽略不计，则溶液中CaSO₄固体的质量将________(填“增大”、“减小”或“不变”，下同)，Ksp(CaSO₄)将________。

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氮的固定有三种途径：生物固氮、自然固氮和工业固氮。根据最新“人工固氮”的研究报道：在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂(掺有少量Fe2O3的TiO2)表面与水发生反应，生成的主要产物为NH3。进一步研究NH3生成量与温度的关系，部分实验数据见下表(光照、N2压力1.0×105 Pa、反应时间1 h)：

相应的化学方程式：2N2(g)＋6H2O(l) 4NH3(g)＋3O2(g)ΔH＝a kJ·mol－1

回答下列问题：

(1)此合成反应的a________0；ΔS________0，(填“＞”、“＜”或“＝”)

(2)已知：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH＝－92 .4 kJ·mol－1

2H2(g)＋O2(g) ===2H2O(l)　   ΔH ＝－571.6 kJ·mol－1

则2N2(g)＋6H2O(l)===4NH3(g)＋3O2 (g)　ΔH＝________kJ·mol－1

(3)从323 K到353 K，氨气的生成量减少的可能原因_________________；

(4)工业合成氨的反应为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92 .4 kJ·mol－1 ，分别研究在T1、T2和T3(T1<T2<T3)三种温度下合成氨气的规律。下图是上述三种温度下不同的H2和N2的起始组成比(起始时N2的物质的量均为1 mol)与N2平衡转化率的关系。请回答：

①在上述三种温度中，曲线X对应的温度是________。

②a、b、c三点H2的转化率最小的是________点、转化率最大的是________点。

③在容积为1.0 L的密闭容器中充入0.30 mol N2(g)和0.80 mol H2(g)，反应在一定条件下达到平衡时，NH3的物质的量分数(NH3的物质的量与反应体系中总的物质的量之比)为4/7。该条件下反应2NH3(g)  N2(g)＋3H2(g)的平衡常数为________ 。

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氨有着广泛的用途，可用于化肥、硝酸、合成纤维等工业生产。

（1）根据最新“人工固氮”的研究报道，在常温、常压、光照条件下，N₂在催化剂（掺有少量Fe₂O₃的TiO₂）表面与水发生反应可生成氨气：

该反应在固定体积的密闭容器中进行，有关说法正确的是_____________（填序号字母）。

A.反应处于平衡状态时，

B.反应达到平衡后，

C.体系的总压强不变，说明反应已达平衡

D.混合气体的密度保持不变，说明反应已达平衡

（2）液氨作为一种潜在的清洁汽车燃料已越来越被研究人员重视。它在安全性、价格等方面较化石燃料和氢燃料有着较大的优势。氨在燃烧试验机中相关的反应有：

    ①

  ②

    ③

请写出上述三个反应中、、三者之间关系的表达式，＝_________。

（3）工业制硝酸的主要反应是：  ＝

①升高温度，反应的K值减小，则Q______（填“>”、“<”或“＝”）0。

②若反应起始的物质的量相同，下列关系图错误的是________（填序号）。

③在容积固定的密闭容器中发生上述反应，容器内部分物质的浓度如下表：

反应在第2 min到第4 min时，O₂的平均反应速率为________。

反应在第2 min时改变了条件，改变的条件可能是______________________________。

该条件下，反应的平衡常数K＝________。

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最新“人工固氮”的研究成果表明，能在常温常压发生反应：2N2(g)+6H2O(l)4NH3(g)+3O2(g)﹣Q(Q＞0)。常温下，实验室在10 L恒容容器中模拟该反应，测得实验数据如表：

(1)该反应的平衡常数表达式K＝_____，0～2 min 内 NH3 的平均生成速率为_____。

(2)若反应过程中气体的密度不再发生变化，请解释说明能否判断反应达到平衡_____。

(3)在5～6 min之间只改变了单一条件，该条件是_____。

(4)以NH3和CO2为原料可生产化肥碳铵(NH4HCO3)。生产过程中首先需往水中通入的气体是_____，通入该气体后溶液中存在的电离平衡有_____(用方程式表示)。

(5)常温下NH4HCO3 溶液的 pH＞7，由此判断溶液中：c( NH4+)_____c( HCO3﹣)(选填“＞”、“＜”或“＝”)，理由是_____。

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