Question

【題目】硝酸是一種重要的化工原料，工業上采用氨的催化氧化法制備硝酸。

(1) 已知反應N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)為放熱反應，在恒容容器中能說明該反應達到平衡狀態的是（_______）

A.容器內N2、H2、NH3的濃度之比為1:2:3

B. v正(N2)=v逆(H2)

C.容器內壓強保持不變

D.混合氣體的密度保持不變

(2)理論上,為了增大平衡時的轉化率,可采取的措施是_____________(要求答出兩點)

⑶合成氨技術的創立開辟了人工固氮的重要途徑,合成氨反應的平衡常數K值和溫度的關系如下表，則400℃時,測得某時刻氮氣、氫氣、氨氣的物質的量濃度分別為1 mol·L-1、2 mol·L-1、3 mol·L-1時,此時刻該反應正反應速率_____ 逆反應速率(填“大于”、“小于”或“等于”）

溫度/℃	200	300	400
K	1.0	0.86	0.5

(4)消除硝酸工廠尾氣的一種方法是用甲烷催化還原氮氧化物，已知：

① CH4 (g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(g) △ H＝－890.3 kJ·mol-1

② N2(g)＋2O2(g)＝2NO2(g) △ H＝－67.0 kJ·mol-1

則CH4(g)將NO2(g)還原為N2(g)等的熱化學方程式為___________________________________________

(5)在25 ℃下，向濃度均為0.1 mol·L-1的MgCl2和CuCl2混合溶液中逐滴加入氨水，先生成____沉淀(填化學式)，當兩種沉淀共存時,溶液中C(Mg2+)/C(Cu2+)=_________(已知25 ℃時Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11，Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20)

Answer 1

【答案】 C 降溫、加壓、分離氨氣 小于 CH4(g)+2NO2(g) 2N2 (g) +CO2(g)+ 2H2O(g) △H=-823.3kJ/mol Cu(OH)2 8.2×108 或9×109 / 11

【解析】（1）可逆反應達到平衡時, v正=v逆 (同種物質表示)或正逆速率之比等于化學計量數之比(不同物質表示),反應混合物各組分的物質的量、濃度、含量不再變化,以及由此衍生的一些量也不發生變化,由此進行判斷；（2）根據反應特點分析增大平衡轉化率的措施；（3）根據濃度商和平衡常數相對大小判斷平衡移動方向，從而推斷正逆反應速率大小；（4）根據蓋斯定律計算反應熱，書寫熱化學方程式；（5）根據溶度積計算。

詳解: （1）A. 容器內N2、H2、NH3的濃度之比為1:2:3，不能說明反應混合物各組分的濃度不再變化,所以A選項是錯誤的；B.當達到平衡狀態時, 3v正(N2)=v逆(H2),故B錯誤；
C.反應前后氣體體積不相同，壓強不變說明反應達到平衡狀態,故C正確；D.混合氣體的總質量不變,容器容積為定值,所以密度自始至終不變,不能說明達到平衡,故D錯誤；所以C選項是正確的。

（2）由于該反應為氣體體積減小的放熱反應，可以通過降溫、加壓、分離氨氣等措施增大平衡時的轉化率；因此本題答案為：降溫、加壓、分離氨氣。

(3)QC==2.25>K=0.5，說明反應向逆反應方向進行，因此v正(N2)=v逆(N2)，因此，本題正確答案是: 小于；

（4）① CH4 (g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(g) △ H＝－890.3 kJ·mol-1

② N2(g)＋2O2(g)＝2NO2(g) △ H＝－67.0 kJ·mol-1

根據蓋斯定律：①-②得：CH4(g)+2NO2(g) 2N2 (g) +CO2(g)+ 2H2O(g) △H=-823.3kJ/mol，

因此，本題正確答案是: CH4(g)+2NO2(g) 2N2 (g)+CO2(g)+ 2H2O(g) △H=-823.3kJ/mol；

（5）由于Ksp[Cu(OH)2]<Ksp[Mg(OH)2]，所以先生成Cu(OH)2沉淀；當兩種沉淀共存時，溶液是Cu(OH)2、Mg(OH)2的飽和溶液，溶液中OH-離子濃度相同，根據溶度積常數計算，溶液中C(Mg2+)/C(Cu2+)= ==8.2×108，

故答案為：8.2×108 或9×109 / 11。