Question

（2011?煙臺模擬）自然界中氮的循環(huán)涉及到地球上生物圈的方方面面．人類進入工業(yè)化社會以后，化學合成氮肥的數量迅速上升，對氮的循環(huán)和環(huán)境影響很大．下圖是工業(yè)合成氮肥的轉化關系：

回答下列問題：
（1）反應①的條件是

高溫、高壓、催化劑

，反應④的化學方程式為

3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO

，反應⑤所得產物的溶液中離子濃度由大到小得顧序為

C（NO₃^-）＞C（NH₄⁺）＞C（H⁺）＞C（OH^-）

．
（2）實驗室制取NH₃的一種方法是在生石灰中滴加濃氨水，其原因是

氧化鈣與氨水中的反應生氫氧化鈣，使氨水的濃度氫氧根濃度均增大，同時溶液溫度升高，共同導致平衡NH₃+H₂O?NH₃?H₂0?NH₄⁺+OH^-向左移生成氨氣

．
（3）硝酸廠的尾氣含有氮的氧化物，直接排放將污染空氣．目前科學家探索利用燃料氣體中的CH₄等將氮的氧化物還原為N₂和H₂O，反應原理為：
CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ?mol^-1
CH₄（g）+4NO₂（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160kJ?mol^-1
則CH₄直接將NO₂還原為N₂的熱化學方程式為

CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867kJ?mol^-1

．
（4）下圖表示某溫度時，反應N₂O₄（g）2NO₂（g）在前1l0s內的反應進

①此反應的平衡常數表達式K=

[NO2]2

[N2O4]

．
②反應進行到70s時，改變的條件可能是

B

（填字母），反應進行到90s時，改變的條件可能是

D

（填字母）
A．加入催化劑   B．擴大容器體積   C．升高溫度      D．增大N₂O₄的濃度
③請在圖中畫出反應物N₂O₄在0～70秒時的濃度變化曲線．

Answer 1

分析：（1）氮氣和氫氣需在高溫、高壓、催化劑的條件下合成氨氣；二氧化氮能和水反應生成硝酸和一氧化氮；硝酸銨的水溶液顯酸性；
（2）氨水中存在平衡：NH₃+H₂O?NH₃?H₂0?NH₄⁺+OH^-，在生石灰中滴加濃氨水，可以產氨氣；
（3）根據蓋斯定律可以計算CH₄直接將NO₂還原為N₂的焓變，進而寫出其熱化學方程式；
（4）平衡常數等于產物的平衡濃度系數次方的乘積與各個反應物平衡濃度系數次方乘積的比值；影響化學平衡移動的因素有：溫度、濃度、壓強等；根據反應N₂O₄（g）?2NO₂（g）可知，四氧化二氮和二氧化氮濃度的變化量之比等于1：2，據此來作圖．

解答：解：（1）氮氣和氫氣需在高溫、高壓、催化劑的條件下合成氨氣；二氧化氮能和水反應生成硝酸和一氧化氮；硝酸銨的水溶液中，銨根離子易水解，溶液顯酸性，所以
C（NO₃^-）＞C（NH₄⁺）＞C（H⁺）＞C（OH^-），故答案為：高溫、高壓、催化劑；3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO；C（NO₃^-）＞C（NH₄⁺）＞C（H⁺）＞C（OH^-）；
（2）氧化鈣與氨水中的反應生氫氧化鈣，反應放熱，氫氧化鈣為強堿，并且氨水中存在平衡：NH₃+H₂O?NH₃?H₂0?NH₄⁺+OH^-，氫氧化鈣的生成所釋放的熱以及氫氧根的生成均能使
平衡向生成氨氣的方向移動，所以在生石灰中滴加濃氨水，可以產氨氣，故答案為：氧化鈣與氨水中的反應生氫氧化鈣，使氨水的濃度氫氧根濃度均增大，同時溶液溫度升高，
共同導致平衡NH₃+H₂O?NH₃?H₂0?NH₄⁺+OH^-向左移生成氨氣；
（3）根據蓋斯定律，其熱化學方程式為：CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867kJ?mol^-1，
故答案為：CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867kJ?mol^-1；
（4）①平衡常數等于產物的平衡濃度系數次方的乘積與各個反應物平衡濃度系數次方乘積的比值，根據反應N₂O₄（g）?2NO₂（g），即K=

[NO2]2

[N2O4]

，故答案為：

[NO2]2

[N2O4]

；
②影響化學平衡移動的因素有：溫度、濃度、壓強等，在70s時，二氧化氮的濃度迅速降低，所以可以是擴大容器體積，在90s時，四氧化二氮的濃度迅速升高，可以是增加
了N₂O₄的濃度，故答案為：B；D；
③根據反應N₂O₄（g）?2NO₂（g）可知，相同時間內四氧化二氮和二氧化氮濃度的變化量之比等于1：2，據此來作圖得：

故答案為：．

點評：本題是一道有關含氮化合物知識的大型綜合題，考察角度很廣，難度較大．