2023届新高考化学一轮课时跟踪练第13讲氮及其重要化合物

课时跟踪练13一、选择题1．(2021·成都第七中学月考)氮是生命的基础，它与生命活动、人类文明的发展息息相关。下列说法正确的是()A．氮氧化物直接排放到空气中会引起温室效应B．德国化学家哈伯首先合成了氨，为人类解决粮食危机奠定了基础C．草木灰中含钾元素，与铵态氮肥一起施用，可增加肥效D．大多数植物能吸收游离态氮，将其转化为化合态氮解析：氮氧化物有毒，会污染环境，氮氧化物直接排放到空气中会引起光化学烟雾，二氧化碳会引起温室效应，故A项错误；1909年，哈伯用氮气和氢气在高温高压的条件下首次合成了氨，为人类解决粮食危机奠定了基础，并获得了1918年诺贝尔化学奖，故B项正确；草木灰中含钾元素，与铵态氮肥一起施用，铵根和碳酸根水解相互促进，会降低肥效，故C项错误；氮元素是蛋白质组成元素之一，植物可以从土壤中吸收含氮化合物制造蛋白质，不能直接吸收游离态的氮，故D项错误。答案：B2．(2021·长沙雅礼中学月考)下列由相关实验现象推出的结论正确的是()A．NH4Cl和NH4HCO3受热都能分解，说明可以用加热NH4Cl和NH4HCO3固体的方法制氨B．向溶液中滴加酸化的Ba(NO3)2溶液出现白色沉淀，说明该溶液中一定含有SOeq\o\al(2－,4)C．Fe与稀硝酸、稀硫酸反应均有气泡产生，说明Fe与两种酸均发生置换反应D．NH3遇到浓盐酸产生白烟，说明二者发生了反应生成白色固体解析：NH4Cl受热分解生成氨和氯化氢，冷却后二者又重新结合生成NH4Cl，不能制备氨，NH4HCO3受热分解生成氨、二氧化碳和水，制得的氨中混有二氧化碳，不适合制备氨，A项错误；向溶液中滴加酸化的Ba(NO3)2溶液出现白色沉淀，在酸性条件下NOeq\o\al(－,3)具有强氧化性，会把SOeq\o\al(2－,3)氧化成SOeq\o\al(2－,4)，故不能说明原溶液中一定含有SOeq\o\al(2－,4)，也可能含有SOeq\o\al(2－,3)，B项错误；Fe与稀硝酸、稀硫酸反应均有气泡产生，前者是由于稀硝酸的强氧化性，后者是由于Fe与稀硫酸发生置换反应，C项错误；NH3遇到浓盐酸产生白烟，说明二者发生反应生成白色固体氯化铵，D项正确。答案：D3．(2021·大连一〇三中学月考)下列叙述正确的是()①NH3易液化，液氨常用作制冷剂②可用铁、铝制容器盛装浓硝酸和浓硫酸③利用氨极易溶于水，氨可做喷泉实验④所有的氮氧化物均易溶于水⑤铵盐受热分解一定都会产生氨⑥可用KI淀粉试纸鉴别红棕色的Br2蒸气和NO2气体A．①③ B．①②③C．①②③④ D．①②③④⑤⑥解析：NH3易液化，则液氨转化为氨时需吸收大量的热，所以液氨常用作制冷剂，①正确；常温下，铁、铝遇到浓硝酸、浓硫酸会发生钝化，所以可用铁、铝制容器盛装浓硝酸和浓硫酸，②正确；氨极易溶于水，则在密闭容器中可形成负压，所以氨可做喷泉实验，③正确；有些氮氧化物难溶于水，如NO、N2O等，④不正确；铵盐受热易分解，但不一定产生氨，如硝酸铵分解可生成N2O和H2O，⑤不正确；Br2蒸气和NO2气体都能将KI氧化，从而生成I2，所以不能用KI淀粉试纸鉴别红棕色的Br2蒸气和NO2气体，⑥不正确；故选B。答案：B4．(2021·四川双流中学月考)下列有关氮的化合物的说法不正确的是()A．N2O的空间构型是直线形B．N2H4可形成N2Heq\o\al(＋,5)、N2Heq\o\al(2＋,6)离子C．氮氧化物排放到空气中，会导致光化学烟雾D．当V(NO2)∶V(NO)≤1时，用NaOH溶液可完全吸收NO2、NO的混合物解析：N2O与CO2互为等电子体，等电子体的结构相似，已知CO2为直线形的分子，所以N2O的空间构型为直线形，故A项正确；N2H4中能与H＋形成配位键，所以N2H4可形成N2Heq\o\al(＋,5)、N2Heq\o\al(2＋,6)离子，故B项正确；光化学烟雾是一次污染物(如氮氧化物、碳氢化合物等)发生光化学反应后生成的二次污染物，氮氧化物排放到空气中，会导致光化学烟雾，故C项正确；根据反应方程式：2NaOH＋NO2＋NO=2NaNO2＋H2O、2NaOH＋2NO2=NaNO3＋NaNO2＋H2O，当V(NO2)∶V(NO)≤1时，用NaOH溶液不能完全吸收NO2、NO的混合物，故D项错误。答案：D5．(2021·宁德高中同心顺联盟校调研)氮是粮食作物生长必需的元素。将空气中游离态的氮转化成含氮化合物叫做氨的固定，主要有自然固氮和人工固氮两种方式。在高温、高压和铁＋3H2(g)=2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol－1。下列关于氨的说法正确的是()A．NH3与H2O能形成分子间氢键B．可以用NH4Cl受热分解制取氨C．NH3将CuO转化为Cu利用其氧化性D．用NH3和CO2反应合成尿素属于人工固氮解析：NH3中的N原子与H2O中的O原子都具有较强的电负性，则NH3与H2O中含有氢键，且NH3与H2O之间也能形成分子间氢键，故A项正确；NH4Cl受热分解生成NH3和HCl，遇冷时NH3和HCl又结合生成NH4Cl，则不可用NH4Cl受热分解制取氨，故B项错误；NH3将CuO转化为Cu，CuO中Cu元素化合价降低为氧化剂，则NH3为还原剂，则NH3将CuO转化为Cu利用其还原性，故C项错误；固氮为将游离态的氮(即N2)转化为化合态的氮，人工固氮为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，故D项错误。答案：A6．(2021·朝阳建平实验中学月考)如图是某元素的化合价—物质类型二维图。其中X是一种常见的强碱，G为正盐，通常条件下Z是无色液体，D的相对分子质量比C小16，各物质的转化关系如图所示。下列说法正确的是()A．E可以是金属也可以是非金属B．C和D两种大气污染物，都能用排水法收集C．B的浓溶液具有吸水性，可用来干燥气体D．实验室制备F时，可以将其浓溶液滴入碱石灰中进行制取解析：G和NaOH反应生成氢化物，再结合D的相对原子质量比C小16，可以得出F为氨，D为NO，E为氮气，C为NO2，B为HNO3，A为NaNO3，G是铵盐，X是氢氧化钠，Y是氧气。据此分析解答。E为氮气，A项错误；C为NO2、D为NO；NO不溶于水可以用排水法收集，NO2会与水发生化学反应，故不能用排水法收集，B项错误；浓硝酸不具有吸水性，自身具有挥发性，不可用来干燥气体，C项错误；实验室制备NH3时，可以将浓氨水滴入碱石灰中进行制取，碱石灰中含有氧化钙和氢氧化钠，遇到水后会放出热量，并且还有大量氢氧根产生，从而产生大量氨，D项正确。答案：D7．(2021·大连渤海高级中学月考)下列实验方法或操作能达到实验目的的是()A．装置①：制备NH3B．装置②：测量Cu与浓硝酸反应产生气体的体积C．装置③：验证氨具有还原性D．装置④：吸收NH3解析：氢氧化钙与氯化铵在加热条件下能反应生成NH3，试管口应向下倾斜一定角度，故A项不符合题意；Cu与浓硝酸反应产生气体为NO2，NO2与H2O反应生成NO，NO能与空气中O2反应生成NO2，该集气瓶上部存在少量空气，因此无法通过排出水的体积计算NO2的体积，故B项不符合题意；CuO固体为黑色，CuO与NH3在高温条件下能反应生成红色固体Cu，反应过程中N元素被氧化，NH3表现出还原性，实验过程有明显现象，故C项符合题意；NH3极易溶于水，该装置吸收NH3时会发生倒吸，故D项不符合题意。答案：C8．(2021·石家庄辛集一中月考)空气中的氮气可通过人工固氮获得氨，氨是重要的化工原料，通过氨氧化法可制得硝酸，反应过程如下所示。硝酸是一种强氧化性酸，制硝酸工业产生的尾气中含有氮氧化物，应处理后才能排放。下列说法不正确的是()N2eq\o(→,\s\up17(H2、高温、高压、催化剂),\s\do20(转化①))NH3eq\o(→,\s\up17(O2、催化剂、△),\s\do20(转化②))NOeq\o(→,\s\up17(O2),\s\do20(转化③))NO2eq\o(→,\s\up17(H2O、O2),\s\do20(转化④))HNO3A．常温下，浓硝酸可盛放在铝制或铁制容器中B．BaSO3固体能溶于稀硝酸，生成Ba(NO3)2，放出SO2气体C．工业上，当转化①的反应达到平衡时，需不断地从混合气体中分离出NH3，将未反应的原料气送回合成塔以提高原料的利用率D．转化④中，当V(NO2)∶V(O2)＝4∶1时，理论上NO2全部转化为HNO3解析：常温下铝或铁遇浓硝酸钝化，浓硝酸可盛放在铝制或铁制容器中，A项正确；硝酸是氧化性酸，BaSO3固体能溶于稀硝酸，被氧化生成硫酸钡，硝酸被还原生成NO，B项错误；工业上，当转化①的反应达到平衡时，需不断地从混合气体中分离出NH3，降低生成物浓度，同时将未反应的原料气送回合成塔，增大反应物浓度，因此可以提高原料的利用率，C项正确；转化④中，当V(NO2)∶V(O2)＝4∶1时发生反应4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3，理论上NO2全部转化为HNO3，D项正确。答案：B9．(2021·人大附中第三次模拟)空气中的硫酸盐会加剧雾霾的形成，我国科学家用下列实验研究其成因：反应室底部盛有不同吸收液，将SO2和NO2按一定比例混合，以N2或空气为载气通入反应室，相同时间后，检测吸收液中SOeq\o\al(2－,4)的含量，数据如下。由实验得到的下列推论不正确的是()反应室载气吸收液SOeq\o\al(2－,4)含量数据分析①N2蒸馏水aⅰ.b≈d>a≈cⅱ.若起始不通入NO2，则最终检测不到SOeq\o\al(2－,4)②3%氨水b③空气蒸馏水c④3%氨水dA．雾霾中硫酸盐的形成与空气中的O2有关B．反应室②和反应室④中生成SOeq\o\al(2－,4)的同时还生成NHeq\o\al(＋,4)C．农业生产中大量使用铵态氮肥可能会加重雾霾的形成D．控制工厂中SO2和氮氧化物向大气的排放可有效治理雾霾解析：由已知b≈d>a≈c，若起始不通入NO2，则最终检测不到SOeq\o\al(2－,4)可知，硫酸盐的形成主要与NO2有关，故A项错误；SO2和NO2反应时，SO2为还原剂，NO2为氧化剂，用3%氨水作吸收液，SO2被氧化为硫酸，再与氨水生成硫酸铵，所以反应室②和反应室④中生成SOeq\o\al(2－,4)的同时还生成NHeq\o\al(＋,4)，故B项正确；铵态氮肥易挥发产生氨，由已知的数据分析可知，在载体相同，吸收液为氨水的条件下，将SO2和NO2按一定比例混合时产生SOeq\o\al(2－,4)的浓度较大，而空气中的硫酸盐又会加剧雾霾的形成，所以农业生产中大量使用铵态氮肥可能会加重雾霾的形成，故C项正确；因为空气中的硫酸盐会加剧雾霾的形成，SO2和氮氧化物在一定条件下可以产生SOeq\o\al(2－,4)，所以控制SO2和氮氧化物的排放可有效治理雾霾，故D项正确。答案：A10．(2021·新乡垣县一中月考)一定温度下有关物质的转化如图所示，下列有关说法不正确的是()A．反应①实现了氮的固定B．MgO可循环使用C．高温下煅烧MgCl2·6H2O的化学方程式为MgCl2·6H2Oeq\o(=,\s\up17(高温),\s\do20())MgO＋2HCl↑＋5H2O↑D．图示转化可实现用NH4Cl获得NH3和HCl解析：以NH4Cl制取NH3和HCl，由图中箭头NH4Cl和MgO生成NH3和MgCl2，MgCl2水溶液通过蒸发浓缩，冷却结晶，得MgCl2·6H2O，高温下煅烧MgCl2·6H2O会发生水解：MgCl2·6H2Oeq\o(=,\s\up17(高温),\s\do20())MgO＋2HCl↑＋5H2O↑。据此分析解答。反应①氮元素由化合态转为化合态，不是氮的固定，故A项错误；根据题图可得MgO可循环使用，故B项正确；高温下煅烧MgCl2·6H2O会发生水解，化学方程式为MgCl2·6H2Oeq\o(=,\s\up17(高温))MgO＋2HCl↑＋5H2O↑，故C项正确；根据题图NH3和HCl箭头指向可得出：图示转化可实现用NH4Cl获得NH3和HCl，故D项正确。答案：A11．(2021·太原第五十六中学月考)铜和浓硝酸反应的装置如图所示，下列说法错误的是()A．在①中发生反应的氧化剂与还原剂物质的量之比为2∶1B．①中观察到产生无色气体C．打开a、c，②中有HNO3生成D．氢氧化钠溶液可以起到尾气吸收的作用解析：铜和浓硝酸反应的方程式为Cu＋4HNO3(浓)=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，生成的二氧化氮能够与水和氢氧化钠溶液反应：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO、2NO2＋2NaOH=NaNO2＋NaNO3＋H2O。据此分析解答。在①中发生的反应为Cu＋4HNO3(浓)=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，其中氧化剂为硝酸，还原剂为Cu，根据得失电子守恒，氧化剂与还原剂物质的量之比为2∶1，故A项正确；①中发生的反应为Cu＋4HNO3(浓)=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，生成的二氧化氮为红棕色气体，故B项错误；打开a、c，②中发生3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，有HNO3生成，故C项正确；二氧化氮能够与氢氧化钠溶液反应2NO2＋2NaOH=NaNO2＋NaNO3＋H2O，可以起到尾气吸收的作用，故D项正确。答案：B12．(2021·宁夏银川一中月考)如图表示铁与不同浓度硝酸反应时，各种还原产物的相对含量与硝酸溶液浓度的关系，则下列说法不正确的是()A．常温时，相同规格的铜片和铁片分别投入同浓度的浓硝酸中，铜片的反应更剧烈B．用一定量的铁粉与大量的9.75mol·L－1HNO3溶液反应得到标准状况下气体2.24L，则参加反应的硝酸的物质的量为0.1molC．硝酸的浓度越大，其还原产物中价态越高的成分越多D．当硝酸浓度为9.75mol·L－1时还原产物是NO、NO2、N2O，且其物质的量之比约为5∶3∶1解析：从图中可知，当其他条件一致时，在浓硝酸浓度为12.2mol·L－1时，主要产物是NO2、NO；随着硝酸浓度逐渐降低，产物NO2逐渐减少，而NO的相对含量增多；当浓度为9.75mol·L－1时，主要产物是NO，其次是NO2及少量的N2O；当HNO3的浓度降到4.02mol·L－1时，NHeq\o\al(＋,4)离子成为主要产物，可见，凡有硝酸参加的氧化还原反应都比较复杂，往往同时生成多种还原产物；硝酸的浓度越大，其还原产物中氮元素化合价越高。据此分析解答。常温时，相同规格的铜片和铁片分别投入同浓度的浓硝酸中，铁与浓硝酸发生钝化，铜片的反应更剧烈，故A项正确；用一定量的铁粉与大量的9.75mol·L－1HNO3溶液反应得到标准状况下2.24L气体，主要是NO(还含有NO2及少量的N2O)，气体的物质的量为eq\f(2.24L,22.4L/mol)＝0.1mol，铁变化为硝酸铁，根据HNO3～NO～3e－，Fe～Fe3＋～3e－，反应生成的铁离子约为0.1mol，＋0.1mol＝0.4mol，故B项错误；根据上述分析，硝酸浓度越高，产物中氮元素价态越高，故C项正确；当硝酸浓度为9.75mol·L－1时还原产物是NO、NO2、N2O，物质的量之比＝体积含量之比＝10∶6∶2＝5∶3∶1，故D项正确。答案：B二、非选择题13．氨基甲酸铵(H2NCOONH4)是一种重要的化工原料，可用作化学肥料、灭火剂、洗涤剂等。某化学兴趣小组用以下装置制取氨基甲酸铵。已知：①制取氨基甲酸铵反应为2NH3(g)＋CO2(g)H2NCOONH4(s)ΔH<0。②氨基甲酸铵易分解、易吸水，溶于水后生成碳酸氢铵和一水合氨。回答下列问题：(1)检查装置1气密性的操作是__________________________________________。(2)装置6中的试剂是____________，导管a出口直接与尾气处理装置连接，该尾气处理装置中的试剂是________。(3)装置7中发生反应的化学方程式为_________________________________________________________________________________________________________________。(4)三颈烧瓶需用冰水浴冷却，其目的是_______________________________________________________________________________________________________________。(5)CCl4液体中产生较多晶体悬浮物时，即停止反应。停止反应的操作是____________，从三颈烧瓶中分离出粗产品的操作是____________________。(6)因部分变质而混有碳酸氢铵的氨基甲酸铵样品1.173g，用足量石灰水充分反应后，使碳元素全部转化为碳酸钙，经过滤、洗涤、干燥后称量，测得质量为1.500g。样品中氨基甲酸铵的质量分数是________[Mr(H2NCOONH4)＝78、Mr(NH4HCO3)＝79]。解析：(1)装置1为带分液漏斗的试管，故检查装置气密性的操作为关闭止水夹，向长颈漏斗中加水至长颈漏斗中液面高于试管中液面，静置一段时间，观察液面高度差是否变化。(2)装置6为氨的干燥装置，氨为碱性气体，故6中试剂为碱石灰；该反应尾气为氨和二氧化碳，其中氨有毒，需要尾气处理，故a处应接的尾气处理装置中应装有酸液，又由于产物氨基甲酸铵易吸水，故需要用浓硫酸，不能用稀硫酸。(3)装置7为实验室固体加热制氨的反应，用氯化铵和熟石灰混合加热制氨，反应的化学方程式为2NH4Cl＋Ca(OH)2eq\o(=,\s\up17(△))CaCl2＋2NH3↑＋2H2O。(4)已知2NH3(g)＋CO2(g)H2NCOONH4(s)ΔH<0，反应放热，降低温度可以使平衡正向移动，提高产率，同时，产物氨基甲酸铵易分解，低温下可以防止其分解。(5)停止反应需要停止反应物CO2和氨的生成，故需要关闭1处的止水夹和熄灭7处的酒精灯；产物在CCl4中是悬浮晶体，固液分离需要过滤操作。(6)设碳酸氢铵为xmol，氨基甲酸铵为ymol，由样品总质量可得79g·mol－1×xmol＋78g·mol－1×ymol＝1.173g，又因为n(C)＝n(CaCO3)＝eq\f(1.5g,100g·mol－1)＝0.015mol，由碳原子守恒可得：xmol＋ymol＝0.015mol，解得x＝0.003，y＝0.012，则m(H2NCOONH4)＝0.012mol×78g·mol－1＝0.936g，则氨基甲酸铵的质量分数＝eq\f(0.936g,1.173g)×100%≈79.80%。答案：(1)关闭止水夹，向长颈漏斗中加水至长颈漏斗中液面高于试管中液面，静置一段时间，观察液面高度差是否变化(2)碱石灰浓硫酸(3)2NH4Cl＋Ca(OH)2eq\o(=,\s\up17(△))CaCl2＋2NH3↑＋2H2O(4)防止氨基甲酸铵分解；促进生成氨基甲酸铵的反应正向移动(5)关闭止水夹，熄灭酒精灯过滤(6)79.80%14．某化学探究小组拟用铜片制取Cu(NO3)2，并探究其化学性质。Ⅰ.甲乙两位同学设计了Cu(NO3)2的两种制备方案：方案一：先把铜粉放在空气中灼烧，再与稀HNO3反应制取硝酸铜。方案二：铜粉与稀硝酸反应生成Cu(NO3)2。(1)两个方案相比较，哪个方案更好？________，简述理由：_____________________________。(2)欲从反应后的溶液中得到硝酸铜晶体，实验操作步骤按顺序分别是________、________、过滤。Ⅱ.为了探究Cu(NO3)2的热稳定性，探究小组按下图中的装置进行实验。(图中铁架台、铁夹和加热设备均已略去)，往左试管中放入研细的无水Cu(NO3)2晶体并加热，观察到左试管中有红棕色气体生成，最终残留黑色粉末；用U形管除去红棕色气体，在右试管中收集到无色气体。(3)红棕色气体是________。(4)探究小组判断Cu(NO3)2的分解属于氧化还原反应，产物除了红棕色气体和黑色固体外，进一步分析、推断，分解产物中一定还含有________。(5)为了探究Cu(NO3)2在酸性条件下跟铁单质的反应，他们取一支试管，加入Cu(NO3)2溶液，滴入适量稀硫酸酸化，再加入一定量铁粉，实验后没有固体残留物质。该探究小组对反应后溶液中铁元素的价态进行探究，他们设计了实验方案，并进行实验。请补充写出实验操作步骤、预期现象与结论。实验操作步骤预期现象与结论步骤1：观察样品溶液呈蓝绿色，______(填“能”或“不能”)确定产物中铁元素的价态步骤2：取少量溶液，滴加酸性KMnO4溶液____________________________________________________________________________步骤3：_______________________________________________________________________________________________________若溶液变为红色，说明产物中含Fe3＋；若溶液颜色无明显变化，则说明产物中不含Fe3＋解析：Ⅰ.(1)比较方案的优劣，一般从三个方面考虑：一是原料是否简单易得，二是操作是否简单，三是是否环保。生成等物质的量的硝酸铜，方案二消耗硝酸原料多，且产生污染物NO，故方案一更好。(2)由于Cu2＋水解，因此不能直接蒸发结晶，一般采用蒸发浓缩、冷却结晶的方法。Ⅱ.(3)中学常见的红棕色气体有NO2、Br2蒸气，该反应中只能为NO2。答案：Ⅰ.(1)方案一生成等物质的量的硝酸铜，方案二消耗硝酸原料多，且产生污染物NO(2)蒸发浓缩冷却结晶Ⅱ.(3)NO2(4)O2(5)不能若KMnO4溶液的紫红色褪去或变浅，则说明产物中含Fe2＋；若KMnO4溶液不褪色或不变浅，则说明产物中不含Fe2＋另取少量溶液，滴加KSCN溶液15．(2021·成都第七中学月考)汽车三元催化器可将汽车尾气排出的三种主要有害物质(CO、NOx和碳氢化合物)转化为无害物质，其内部具有细密的网格状横截面，类似蜂窝结构，上面沉积了很多诸如铂、钯、铑等贵金属涂层。(1)三元催化剂内部做成蜂窝状结构的目的是____________________________________________________________________________________________________________。有些汽车在行驶或者停放时发现排气管会漏出无色无味液体，说明该三元催化器工作状态________(填“正常”或“异常”)。(2)汽车排放的尾气中同时存在NOx和CO，利用它们的相互作用可将NOx还原成无害物质，原理如图所示：若尾气中c(NO2)∶c(NO)＝1∶1，发生脱氮反应，反应过程中转移2mol电子时放出的热量为305.1kJ，则该脱氮反应的热化学方程式为________________________________________。(3)某研究中心为测评M、N两种品牌的三元催化器的性能，进行如下实验：分别将其中催化剂置于两个容积为2L的刚性密闭容器中，在400℃，各充入物质的量相等的NO和CO，发生反应2CO(g)＋2NO(g)=2CO2(g)＋N2(g)，测定容器内总压强随时间的变化，数据如下图：①平衡时，两品牌中NO的转化率：M________(填“大于”“等于”或“小于”)N，装有M品牌催化剂的容器中NO的平衡转化率为________。②通过实验测得，v正＝k正p2(NO)·p2(CO)，v逆＝k逆p(N2)p2(CO2)(k正、k逆为速率常数，只与温度有关，p为对应气体分压)。在400℃，若选择两品牌中效果更佳的催化剂参与反应，第10min的v正∶v逆＝________。(4)另一研究小组为探究在不同温度下，M品牌的催化对CO、NO转化的影响，将固定比例的NO和CO混合气体以一定的流速通过装有M品牌的三元催化器的排气管，相同时间内测量尾气中的NO的含量，得出脱氮率(即NO的转化率)随温度的变化关系图，如下所示：①由图中数据可知，该品牌的催化剂使用的最佳温度范围是________(填字母)。A．温度越低越好 B．200～350℃C．500～700℃ D．850～1000℃②某汽车在年检时发现尾气明显异常，修车师傅发现三元催化器有高温灼烧过的痕迹和异常颜色，并表示清洗三元催化器无效，只能更换，请从化学角度解释尾气异常原因：________________________________________________________________________。③通过大量数据发现，图中BC段为平衡状态，且平衡脱氮率＝m－n×10－4T2(100℃≤T≤1000℃，m、n为常数)，请分析1000℃时的D点能否表示平衡脱氮率，并结合数据说明原因：________________________________________________________________________。解析：(1)蜂窝状结构可以增大气体与催化剂的接触面积，使反应更充分，提高催化效率；三元催化器可将汽车尾气排出的三种主要有害物质(CO、NOx和碳氢化合物)转化为无害物质，因此排气管漏出无色无味液体根据尾气成分分析，应该是水，说明催化器工作正常。(2)若尾气中c(NO2)∶c(NO)＝1∶1，发生脱氮反应，则该反应的化学方程式为3CO＋NO＋NO2=3CO2＋N2，根据碳元素的化合价变化情况分析，整个过程转移电子数为6，而转移2mol电子时放出的热量为305.1kJ，那么转移6mol电子放出热量应为915.3kJ，则该脱氮反应的热化学方程式为3CO(g)＋NO(g)＋NO2(g)=3CO2(g)＋N2(g)ΔH＝－915.3kJ·mol－1。(3)①催化剂只影响化学反应速率，影响达到平衡的时间，对转化率没有影响，故两种品牌催化剂的转化率相等；刚性恒温的密闭容器内的压强和气体物质的量成正比，装有M品牌催化剂的容器中压强由100kPa到平衡时的80kPa，则设气体总物质的量开始时为100mol，开始时NO和CO物质的量相等，所以NO物质的量为50mol，由化学方程式2CO(g)＋2NO(g)=2CO2(g)＋N2(g)，可知当总物质的量减少1mol时，则参加反应的NO物质的量为2mol，所以当总物质的量减少20mol时，参加反应的NO物质的量为40mol，而气体开始时NO物质的量为50mol，所以NO的转化率为eq\f(40,50)×100%＝80%。②已知v正＝k正＝K，通过容器内总压强随时间的变化数据图，可知M品牌的催化效果更佳，在30min时容器内的反应达到平衡，此时容器内压强由100kPa到80kPa，恒容恒温时，压强比等于物质的量比，则设气体总物质的量开始时为100mol，开始时NO和CO物质的量相等，所以NO和CO物质的量都为50mol，由化学方程式2CO(g)＋2NO(g)=2CO2(g)＋N2(g)，可知当总物质的量减少1mol时，则参加反应的NO和CO物质的量都为2mol，所以当总物质的量减少20mol时，参加反应的NO和CO物质的量为40mol，此时NO和CO物质的量都剩10mol，则K＝eq\f(p（N2）·p2（CO2）,p2（NO）·p2（CO）)＝eq\f(20×1600,100×100)＝3.2，所以eq\f(k正,k逆)＝K＝3.2。而第10min的v正∶v逆＝eq\f(k正p2（NO）·p2（CO）,k逆p（N2）·p2（CO2）)，此时压强由100kPa到90kPa，经和上述压强由100kPa到80kPa分析一样，此时NO和CO物质的量为30mol，生成的CO2为20mol，生成的N2为10mol，代入公式v正∶v逆＝eq\f(k正p2（NO）·p2（CO）,k逆p（N2）·p2（CO2）)＝3.2×eq\f(900×900,10×400)＝648。(4)①由图中数据可知，该品牌的催化剂使用的最佳温度是600℃，所以最佳温度范围是600℃左右，故答案为C。②三元催化器有高温灼烧过的痕迹和异常颜色，说明催化剂在高温下失去活性，失去活性的催化剂只能更换，清洗无法使催化剂恢复活性。③结合图中B点和C点坐标以及平衡脱氮率公式可知，0.6＝m－n×10－4×360000，0.53＝m－n×10－4×640000，联合两式，可解得m＝0.69，n＝2.5×10－3，则平衡脱氮率＝0.69－2.5×10－7T2，当T＝1000时，代入公式可得平衡脱氮率＝44%，明显与D点纵坐标不符。答案：(1)增大接触面积，提高催化效率正常(2)3CO(g)＋NO(g)＋NO2(g)=3CO2(g)＋N2(g)ΔH＝－915.3kJ·mol－1(3)①等于80%②648(4)①C②三元催化器内部的金属催化剂受高温影响而失活，需要更换③不能结合图中B点和C点坐标以及平衡脱氮率公式可知，m＝0.69，n＝2.5×10－3，则平衡脱氮率＝0.69－2.5×10－7T2，当T＝1000时