Question

【題目】研究氮的氧化物具有重要意義。回答下列問題：

（1）2016年10月19日“天宮二號”與“神舟十一號”順利實現太空交會對接。運載火箭用的是一種叫肼（N2H4）的燃料和氧化劑NO2，兩者反應生成氮氣和氣態水。

已知： N2 (g) ＋ 2O2 (g) ＝ 2NO2 (g) △H = +67.7 kJ·mol－1

N2 H4 (g) ＋O2 (g) ＝ N2 (g) ＋2H2 O (g) △H =－543 kJ·mol－1

①寫出肼和NO2反應的熱化學方程式__________________________________。

②若已知： 2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(g)　 ΔH1＝－Q1 kJ·mol-1；

2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(l) ΔH2＝－Q2 kJ·mol-1，

則 Q1_________Q2（填“＞”“＜”或“=”）。

（2）汽車尾氣凈化器中發生的反應為2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)。一定條件下，在三個體積均為1.0　L恒容密閉容器中發生上述反應，測得有關實驗數據如下：

容器	溫度/（℃）	起始物質的量（mol)				平衡物質的量（mol)
		NO	CO	N2	CO2	N2	CO2
I	400	0.2	0.2	0	0		0.12
II	400	0.4	0.4	0	0		x
III	300	0	0	0.1	0.2	0.075

①容器I中達到平衡所需時間2 s，則v(N2)＝_______；

②x_____0.24(填“＞”、“＝”、“＜”)；△Ｈ_____0 (填“＞”、“＝”、“＜”)；

③若起始時向I中充入NO、CO各0.1 mol，N2、CO2各0.0 5 mol，開始時v(正)

___ v(逆) (填“＞”、“＝”、“＜”)。

（3）SCR和NSR技術可有效降低柴油發動機在空氣過量條件下的NOx排放。

①SCR（選擇性催化還原）工作原理：

尿素溶液濃度影響NO2的轉化，控制尿素的濃度非常關鍵。測定溶液中尿素（M=60 g·mol 1）含量的方法如下：取a g尿素溶液，將所含氮完全轉化為NH3，所得NH3用過量的V1 mL c1 mol·L1 H2SO4溶液吸收完全，剩余H2SO4用V2 mL c2 mol·L1 NaOH溶液恰好中和，則尿素溶液中溶質的質量分數是________________________。

②NSR（NOx儲存還原）工作原理：

NOx的儲存和還原在不同時段交替進行，如圖a所示。

通過BaO和Ba(NO3)2的相互轉化實現NOx的儲存和還原。儲存NOx的物質是_______;

用H2模擬尾氣中還原性氣體研究了Ba(NO3)2的催化還原過程，該過程分兩步進行，圖b表示該過程相關物質濃度隨時間的變化關系。第一步反應消耗的H2與Ba(NO3)2的物質的量之比是__________。

Answer 1

【答案】 2N2H4(g)＋2NO2(g) = 3N2(g)＋4H2O(g) ΔH =－1153.7 kJ·mol－1 ＜ 0.03 molL1·s1 ＞ ＜ ＞ 3(2c1V1－c2V2) /100a或 BaO 8∶1

【解析】

（1）①將題干中給出的熱化學方程式依次編號為①、②，利用“蓋斯定律”，②×2－①可得N2H4與NO2反應生成氮氣和水蒸氣的熱化學方程式：2N2H4(g)＋2NO2(g)===3N2(g)＋4H2O(g) ΔH＝[(－543)×2－67.7]kJ·mol－1＝－1153.7kJ·mol－1。答案為：2N2H4(g)＋2NO2(g)===3N2(g)＋4H2O(g) ΔH＝－1153.7kJ·mol－1。

②若已知2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(g) ΔH1＝－Q1 kJ·mol-1；2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(l) ΔH2＝－Q2 kJ·mol-1，因為2H2O(g)= 2H2O(l) ΔH<0，所以 Q1＜Q2（填“＞”“＜”或“=”）。

(2)由表格中數據,時I中,

開始 0.2 0.2 0 0
變化 0.12 0.12 0.06 0.12
平衡 0.08 0.08 0.06 0.12

①達到平衡所需時間2 s，則v(N2)＝=0.03mol/(L.S)

②根據①求此反應的平衡常數為, 由表格中數據,時II中,

開始 0.4 0.4 0 0
變化 0.24 0.24 0.12 0.24
平衡 0.16 0.16 0.12 0.24

K1==10.55<21.09，，
由表格中數據,300時III中,

開始 0 0 0.1 0.2
變化 0.05 0.05 0.025 0.15
平衡 0.05 0.05 0.075 0.15

K2==1，85 , =0.54，為正反應的平衡常數，小于K1，所以正反應為放熱反應。答案：>，<.。
③起始時向I中充入NO、CO各為0.1mol、N2、CO2各0.05mol, QC==12.5

,平衡正向移動,開始時,答案：>

(3) ①取a g尿素溶液,將所含氮完全轉化為NH3,所得NH3用過量的V1 mLc1mol/L 的H2SO4溶液吸收完全,產物為(NH4)2SO4,發生的反應為

2NH3+ H2SO4═(NH4)2SO4,剩余H2SO4用V2mLc2molNaHO 溶液恰好中和,則參與吸收氨氣的硫酸的物質的量為,根據反應關系,氨氣的物質的量為,根據N元素守恒,尿素的物質的量為n(尿素),則尿素的質量為(尿素),則尿素溶液中溶質的質量分數是
因此，本題正確答案是:；
②通過BaO和Ba(NO3)2的相互轉化實現NOx的儲存和還原。儲存NOx的物質是：BaO。

第一步反應中H2被氧化生成水,化合價由0價升高到+1價,Ba(NO)3的N元素化合價由+5價降低到-3價,生成氨氣,則1molBa(NO)3生成氨氣轉移16mol電子,參加反應的氫氣的物質的量為=8，則 第一步反應消耗的Ba(NO)3與H2的物質的量之比是1：8因此，本題正確答案是:1：8;