Question

【題目】碳、氮、氧、鋁都為重要的短周期元素，其單質及化合物在工農業生產生活中有重要作用。請回答下列問題：

（1）在密閉容器內（反應過程保持體積不變），使1molN2和3molH2混合發生下列反應：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92.4kJ/mol。當反應達到平衡時，N2和H2的濃度之比是_______；當升高平衡體系的溫度，則混合氣體的平均式量______（將“增大”“減小”或“不變”）；當達到平衡時，再向容器內充入1mol N2，H2的轉化率_______（填“提高”“降低”或“不變”）；當達到平衡時，將c(N2)、c(H2)、c(NH3)同時增大1倍，平衡_______移動（填“正向”“逆向”或“不”）。

（2）由題干所述元素中的三種組成的某種強酸弱堿鹽的化學式為________，其溶于水能_____水的電離（填“促進”或“抑制”），且使溶液的pH_______（填“升高”“降低”或“不變”），原因是_________（用離子方程式表示）。

（3）空氣是硝酸工業生產的重要原料，氨催化氧化是硝酸工業的基礎，氨氣在鐵觸媒作用下只發生主反應①和副反應②：

4NH3(g)+5O24NO+6H2O(g) △H=-905kJ/mol ①

4NH3(g)+3O22N2+6H2O(g) △H=-1268kJ/mol ②

①氮氣與氧氣反應生成NO的熱化學方程式為______________________。

②在氧化爐中催化氧化時，有關物質的產率與溫度的關系如圖。下列說法中正確的是_____。

A.工業上氨催化氧化生成NO時，最佳溫度應控制在780～840℃之間

B.工業上采用物料比在1.7～2.0，主要是為了提高反應速率

C.加壓可提高NH3生成NO的轉化率

D.由圖可知，溫度高于900℃時，生成N2的副反應增多，故NO產率降低

（4）M是重要的有機化工原料，其分子與H2O2含有相同的電子數，將1molM在氧氣中完全燃燒，只生成1molCO2和2molH2O，則M的化學式為_______。某種燃料電池采用鉑作為電極催化劑，以KOH溶液為電解質，以M為燃料，以空氣為氧化劑。若該電池工作時消耗1molM，則電路中通過_____mol電子。

Answer 1

【答案】 1∶3 減小 提高 正向 Al(NO3)3 促進 降低 Al3++3H2OAl(OH)3+3H+ N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH=+181.5 kJ·mol1 AD CH3OH 6

【解析】（1）在密閉容器內（反應過程保持體積不變），使1molN2和3molH2混合發生下列反應：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92.4kJ/mol。氮氣和氫氣按照化學計量數之比充入進行反應，所以當反應達到平衡時，N2和H2的濃度之比是1∶3；正反應放熱，升高平衡體系的溫度，平衡向逆反應方向進行，混合氣體的物質的量增加，總質量不變，則混合氣體的平均式量減小；當達到平衡時，再向容器內充入1mol N2，平衡向正反應方向進行，所以H2的轉化率提高；當達到平衡時，將c(N2)、c(H2)、c(NH3)同時增大1倍，相當于增大壓強，平衡正向移動；（2）由碳、氮、氧、鋁元素中的三種組成的某種強酸弱堿鹽是硝酸鋁，化學式為Al(NO3)3，鋁離子水解溶液顯酸性，即其溶于水能促進水的電離，溶液的pH降低，水解方程式為Al3++3H2OAl(OH)3+3H+；（3）①已知：①、4NH3(g)+5O24NO+6H2O(g) △H=-905kJ/mol，②4NH3(g)+3O22N2+6H2O(g) △H=-1268kJ/mol，根據蓋斯定律可知（①－②）÷2即得到氮氣與氧氣反應生成NO的熱化學方程式：N2(g)+O2(g)＝2NO(g) ΔH=+181.5 kJ·mol1；②A、根據圖像可知780～840℃之間生成的NO含量最高，所以工業上氨催化氧化生成NO時，最佳溫度應控制在780～840℃之間，A正確；B、工業上采用物料比在1.7～2.0，主要是為了氨氣的轉化率，生成更多的NO，B錯誤；C、正反應體積增大，加壓平衡向逆反應方向進行，NH3生成NO的轉化率降低，C錯誤；D、由圖可知，溫度高于900℃時，生成N2的副反應增多，故NO產率降低，D正確，答案選AD；（4）M是重要的有機化工原料，其分子與H2O2含有相同的電子數，將1molM在氧氣中完全燃燒，只生成1molCO2和2molH2O，則根據原子守恒可知M的化學式為 CH3OH；甲醇中碳元素是-2價，反應后轉化為CO2，升高到+4價，失去6個電子，所以電池工作時消耗1molM，則電路中通過6mol電子。