Question

氮及其化合物在生活和生产中应用广泛。

I.(1)N₂O是一种典型的温空气体，在一定条件下，其分解的化学方程式为:2N₂O(g)==2N₂(g) +O₂(g)   △H________________。

(2)已知一定条件下有下列反应:

①2N₂O₅(g)4NO₂(g)+ O₂(g)   △H₁

②2NO₂(g)2NO(g)+ O₂(g)   △H₂

③2NaOH(aq)+ N₂O₅(g)2NaNO₃(aq)+H₂O(1)  △H₃

写出NO与O₂的混合物溶于NaOH 溶液生成硝酸盐的热化学方程式_____________________________。在容积为2L 的恒容密闭容器中充入1.00mol N₂O₅，假设在T℃时只发生反应①、②，若达到平衡状态后O₂ 为1.00mol，NO₂为0.400mol，则T℃时反应①的平衡常数的值为_______________________。

II.联氨(N₂H₄)是一种绿色环保的还原剂，其氧化产物为氮气。

(3)联氨为二元弱碱，在水中的电离方式与氨相似，写出联氨与过量盐酸反应的离子方程式_______________。

(4)在高温下，N₂H₄可完全分解为NH₃、N₂及H₂，实验测得分解产物中N₂与H₂的物质的量之比为3:2，则该分解反应的化学方程式为_____________________________________。

(5)SCR法是工业上消除氮氧化物的常用方法，反应原理为:4NH₃(g) +4NO(g) +O₂(g) 4N₂(g) +6H₂O(g)△H<0其他条件相同，某2L密闭容器中分别投入2mol NH₃、2molNO、lmolO₂，在甲、乙两种催化剂作用下，NO转化率与温度的关系如图所示。下列叙述不正确的是_________。

A.在催化剂甲作用下，图中Y点处(210℃) NO的转化率一定不是该温度下的平衡转化率

B.在催化剂甲作用下，高于210℃时，NO转化率降低的原因可能是催化剂活性降低

C.300℃时，NO的平衡转化率M点高于Z点的原因是乙催化剂催化效率高

D.其他条件不变，增加NH₃的浓度，正反应速率增大，逆反应速率减小，平衡向正反应方向移动

III.NH₃是一种重要的化工原料。

(6)NH₃和Cr₂O₃ 固体高温下可以制备多功能材料CrN晶体，其反应为Cr₂O₃ (s) +2NH₃(g) 2CrN(s)+3H₂O(g)。在800℃时，为降低相同时间内收集到的粗产品中氧的含量，通过提高反应器中NH₃(g)流量的工艺手段达成，请解释可能的原因_____________________________________________。

Answer

一定不能 因为逆反应的△S<0，△H>0，所以逆反应不能自发进行 4NO(g) +3O2(g)+4NaOH(aq)=4NaNO3(aq)+2H2O(1) △H=2△H3-△H1-2△H2 8.00×10-2 N2H4+2H+=N2H62+ 7N2H48NH3+2H2 +3N2 CD 提高NH3流量相当于使c(NH3)增大，若反应未达到平衡，反应物浓度增大反应速率加快，一定时间内Cr2O3转化率提高，若反应达创平衡，反应物浓度增加且带走H2O，都使平衡正移，提高Cr2O3转化率。

【解析】I.(1) 该反应2N2O(g)==2N2(g)+O2(g) △H2(g)+O2(g)= 2N2O(g) △H>O，△S<0，反应一定不能自发进行；正确答案：一定不能；因为逆反应的△S<0，△H>0，所以逆反应不能自发进行。

(2)根据盖斯定律：③×2-（①+②×2）可得4NO(g)+3O2(g)+4NaOH(aq)=4NaNO3(aq)+2H2O(1)，△H=2△H3-△H1-2△H2；

根据第一个反应，设反应生成氧气xmol，进行如下计算：

2N2O5(g) 4NO2(g)+ O2(g)

起始量 1 0 0

变化量 2x 4x x

平衡量 1-2x 4x x

根据第二个反应，设反应生成氧气ymol ，进行如下计算：

2NO2(g) 2NO(g)+ O2(g)

起始量 4x 0 x

变化量 2y 2y y

平衡量 4x -2y 2y y

若达到平衡状态后O2为1.00mol，NO2为0.400mol，则y=1.00mol，4x-2y=0.4，x=0.6 mol，所以针对于第一个反应来讲：平衡时各物质浓度分别为：c(N2O5)=0.8/2=0.4mol/L, c(NO2)=2.4/2=1.2 mol/L, c(O2)=0.6/2=0.3 mol/L,根据平衡常数K= c(O2)×c4(NO2)/ c2(N2O5)=0.3×1.24/0.42=8.00×10-2；正确答案：4NO(g)+3O2(g)+4NaOH(aq)=4NaNO3(aq)+2H2O(1)△H=2△H3-△H1-2△H2；8.00×10-2。

II. (3)联氨为二元弱碱，电离方程式为：N2H4＋H2ON2H+5＋OH－，N2H+5 +H2ON2H2+6+ OH－，加入过量盐酸后，中和了氢氧根离子，平衡右移，生成了N2H2+6，联氨与过量盐酸反应的离子方程式N2H4+2H+=N2H62+；正确答案：N2H4+2H+=N2H62+。

(4)在高温下，N2H4可完全分解为NH3、N2及H2，实验测得分解产物中N2与H2的物质的量之比为3:2，则该分解反应的化学方程式为7N2H48NH3+2H2+3N2；正确答案：7N2H48NH3+2H2+3N2。

(5)该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，NO的转化率降低，在催化剂甲作用下，图中Y点处（210℃) NO的转化率应小于平衡时X点的转化率，而Y点反应而大，则一定不是该温度下的平衡转化率，A正确；在催化剂甲作用下，高于210℃时，NO转化率降低的原因可能是催化剂活性降低，B正确；300℃时，M点的NO平衡转化率高于Z点原因也可能是不同催化剂在相同温度的活性不同引起的，C错误；其他条件不变，增加NH3的浓度，正逆反应速率都增大，平衡向正反应方向移动，D错误；正确选项CD。

III. (6) 根据反应为Cr2O3 (s) +2NH3(g) 2CrN(s)+3H2O(g)，在800℃时，为降低相同时间内收集到的粗产品中氧的含量，通过提高反应器中NH3(g)流量的工艺手段达成，可能的原因是：提高NH3流量相当于使c(NH3)增大，若反应未达到平衡，反应物浓度增大反应速率加快，一定时间内Cr2O3转化率提高，若反应达创平衡，反应物浓度增加且带走H2O，都使平衡正移，提高Cr2O3转化率；正确答案：提高NH3流量相当于使c(NH3)增大，若反应未达到平衡，反应物浓度增大反应速率加快，一定时间内Cr2O3转化率提高，若反应达创平衡，反应物浓度增加且带走H2O，都使平衡正移，提高Cr2O3转化率。