Question

【題目】運用化學反應原理研究NH3的性質具有重要意義。請回答下列問題：

（1）已知：①NH3 (g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) △H=-1266.5kJ·mol-1

②N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=＋180.5 kJ·mol-1

寫出氨高溫催化氧化生成NO的熱化學方程式___________。

（2）氨氣、空氣可以構成燃料電池，其電池反應原理為：4NH3+302=2N2+6H2O。已知電解質溶液為KOH溶液，則負極的電極反應式為________。

（3）合成氨技術的創立開辟了人工固氮的重要途徑，其研究來自正確的理論指導，合成氨反應的化學平衡常數K值和溫度的關系如下：

由上表數據可知該反應的△H_______ 0 填“> ”、“< ”或“=”) ；

理論上，為了增大平衡時H2的轉化率，可采取的措施是_______（選填字母）；

A．增大壓強 B．使用合適的催化劑 C．升高溫度 D．及時分離出產物中的NH3

③400℃時，測得某時刻氨氣、氮氣、氫氣的物質的量濃度分別為3mol·L-1、2 mol·L-1、l mol·L-1，此時刻該反應的V正(N2)=______ V逆(N2)。（填“>”、“<”或“=”）。

（4）已知25℃時，Ksp[Fe(OH)3]=1.0×l0-38, Ksp[Al(OH)3]=3.0×l0-34,當溶液中的金屬離子濃度小于1.0×10-5mol·L-1時，可以認為沉淀完全。在含Fe3+、A13+的濃度均為1. 05mol·L-1的溶液中加入氨水，當Fe3+完全沉淀時，A13+沉淀的百分數____________。

Answer 1

【答案】 4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g) △H=-905.8kJ·mol-1 2 NH3+6OH--6e-=N2+6H2O ＜ ad ＜ 70%

【解析】(1)(1)已知：①4NH3(g)+3O2(g)═2N2(g)+6H2O(g)△H=-1266.8kJ/mol，②N2(g)+O2(g)═2NO(g)△H=+180.5kJ/mol，利用蓋斯定律①-2×②可得：4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) △H=-905.8KJ/mol；

(2)負極發生氧化反應，氨氣被氧化生產氮氣，電極反應式為2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O；

(3)圖表中平衡常數隨溫度升高減小，說明平衡逆向進行，逆向是吸熱反應，正向是放熱反應；反應是N2+3H22NH3，反應是氣體體積減小的放熱反應，為了增大平衡時H2的轉化率，平衡正向進行分析；a．增大壓強，平衡正向進行，氫氣轉化率增大，故a符合；b．使用合適的催化劑，改變反應速率，不能改變平衡，氫氣轉化率不變，故b不符合；c．升高溫度平衡逆向進行，氫氣轉化率減小，故c不符合；d．及時分離出產物中的NH3，平衡正向進行，氫氣轉化率增大，故d符合；故答案為ad；

③③Qc==4.5＞K=0.5，說明反應向逆反應方向進行，因此v正(N2)＜v逆(N2)；

(4)當溶液中離子濃度小于1.0×10-5molL-1可以認為完全沉淀，Ksp=c(Fe3+)c3(OH-)=10-5×c3(OH-)=1×10-38，c(OH-)=mol/L=10-11mol/L，Ksp[Al(OH)3]=c(Al3+)×c3(OH-)=3.0×l0-34，c(Al3+)=(3.0×l0-34)÷(10-11mol/L)3=0.3mol/L，A13+沉淀的百分數=×100%=70%。