Question

【題目】氮是一種重要的元素，其對應化合物在生產(chǎn)生活中有重要的應用。

（1）氮化鋁(AlN)可用于制備耐高溫的結(jié)構(gòu)陶瓷，遇強堿會腐蝕，寫出AlN與氫氧化鈉溶液反應的離子方程式_____。

（2）氨是制備氮肥、硝酸等的重要原料

①已知：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H=-92.4kJ/mol

N2(g)+O2(g) 2NO(g) △H=+180 kJ/mol

2H2(g)+O2(g) 2H2O(1) △H= -571.6 kJ/mol

試寫出表示氨的標準燃燒熱的熱化學方程式_____。

②某電解法制氨的裝置如圖所示，電解質(zhì)只允許質(zhì)子通過，試寫出陰極的電極反應式_____。

（3）反應：2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)△H<0 是制備硝酸過程中的一個反應。

①將NO和O2按物質(zhì)的量之比為 2:1 置于恒溫恒容密閉容器中進行上述反 應，得到NO2 體積分數(shù)與時間的關(guān)系如圖所示。保持其它條件不變，t1 時再向 容器中充入適量物質(zhì)的量之比為2：1的NO和O2的混合氣體，t2 時再次達到平 衡，請畫出 tl-t3 時間范圍內(nèi) NO2 體積分數(shù)隨時間的變化曲線：_________。

②在研究此反應速率與溫度的關(guān)系時發(fā)現(xiàn)，NO 轉(zhuǎn)化成 NO2 的速率隨溫度升高反而減慢。進一步研究發(fā)現(xiàn)，上述反應實際是分兩步進行的：

I.2NO(g) N2O2(g) △H<0

II.N2O2(g)+O2(g) 2NO2(g) △H<0

已知反應I能快速進行，試結(jié)合影響化學反應速率的因素和平衡移動理論分析，隨溫度升高，NO 轉(zhuǎn)化成 NO2 的速率減慢的可能原因________。

（4）已知常溫下，Ka(CH3COOH)=Kb(NH3·H2O)=l.8×l0-5。則常溫下 0.lmol/L 的 CH3COONH4 溶液中，c(CH3COO-)：c(NH3·H2O)=_____。

Answer 1

【答案】AlN＋H2O＋OH－=AlO2－＋NH3↑ NH3(g)＋O2(g)=N2(g)＋H2O(l) △H=－382.5kJ·mol－1 N2 + 6H++6e-=2NH3 當溫度升高時，反應I向逆反應方向進行，且由于反應 I 進行速率相當快， 瞬間達到平衡，使得體系中 c(N2O2)濃度迅速減小，所以反應(II)，速率減慢 180

【解析】

（1）AlN能與強堿發(fā)生反應，Al元素轉(zhuǎn)變成AlO2－，即離子方程式為AlN＋H2O＋OH－=AlO2－＋NH3↑；

（2）①氨的標準燃燒熱的方程式為NH3(g)＋O2(g)=N2(g)＋H2O(l)，①N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H=-92.4kJ·mol－1，②2H2(g)+O2(g) 2H2O(1) △H= -571.6 kJ·mol－1，根據(jù)蓋斯定律，，得出△H=－382.5kJ·mol－1，即熱化學反應方程式為NH3(g)＋O2(g)=N2(g)＋H2O(l) △H=－382.5kJ·mol－1；

②電解法制備氨，裝置的左側(cè)N2→NH3，N的化合價降低，左側(cè)為陰極，右側(cè)為陽極，電解質(zhì)只允許質(zhì)子通過，即陰極反應式為N2＋6H＋＋5e－=2NH3；

（3）①達到平衡后，再充入2：1的NO和O2的混合氣體，瞬間NO2的體積分數(shù)降低，平衡向正反應方向移動，NO2的體積分數(shù)增大，由于是恒容充入物質(zhì)的量之比與原來相同的NO和O2的混合氣體，總體上相當于增大壓強，即達到平衡時，NO2的體積分數(shù)比原平衡高，圖像為；

②本題考查影響化學反應速率和化學平衡的因素，當溫度升高時，反應I向逆反應方向進行，且由于反應 I 進行速率相當快， 瞬間達到平衡，使得體系中 c(N2O2)濃度迅速減小，所以反應(II)，速率減慢；

（4）因為醋酸和NH3·H2O電離平衡常數(shù)相同，因此CH3COO－和NH4＋水解程度相同，即CH3COOH與NH3·H2O的濃度相同，溶液顯中性，，變形得到：=180。