Question

【題目】工業(yè)制硝酸的主要反應(yīng)為4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(l)△H

(1)已知：氫氣的燃燒熱為285.8kJmol-1

N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H=-92.4kJmol-1

N2(g)+O2(g)2NO(g)△H=+180.6kJmol-1

則上述工業(yè)制硝酸的主要反應(yīng)的△H=______。

(2)在容積固定的密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，容器內(nèi)部分物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度如下表：

濃度	c(NH3)(molL-1)	c(O2)(molL-1)	c(NO)(molL-1)
起始	0.8	1.6	0
第2min	0.6	a	0.2
第4min	0.3	0.975	0.5
第6min	0.3	0.975	0.5
第8min	0.7	1.475	0.1

①反應(yīng)在第2min到第4min內(nèi)，O2的平均反應(yīng)速率為______。

②反應(yīng)在第6min時(shí)改變了條件，改變的條件可能是______(填序號(hào))。

A 使用催化劑　　　B 升高溫度C 減小壓強(qiáng)D 增加O2的濃度

③下列說(shuō)法中能說(shuō)明4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)達(dá)到平衡狀態(tài)的是_____(填序號(hào))。

A 單位時(shí)間內(nèi)生成nmolNO的同時(shí)，生成nmolNH3

B 條件一定，混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再變化

C 百分含量w(NH3)=w(NO)

D 反應(yīng)速率v(NH3)∶v(O2) ∶v(NO) ∶v(H2O)=4∶5∶4∶6

E 若在恒溫恒壓下容積可變的容器中反應(yīng)，混合氣體的密度不再變化

(3)某研究所組裝的CH3OH-O2燃料電池的工作原理如圖所示。

①該電池工作時(shí)，b口通入的物質(zhì)為______。

②該電池正極的電極反應(yīng)式為______。

Answer 1

【答案】-1168.8kJ/mol 0.1875mol/（Lmin） B ABE CH3OH O2+4e-+4H+=2H2O

【解析】

(1)氫氣的燃燒熱為285.8kJ/mol，寫(xiě)出熱化學(xué)反應(yīng)方程式，結(jié)合題中的方程式，根據(jù)蓋斯定律分析解答；

(2)①根據(jù)氨氣的濃度變化求出氨氣的速率，再求氧氣的速率；

②先分析圖表中反應(yīng)物和生成物的濃度的變化，再根據(jù)外界對(duì)化學(xué)平衡的影響分析；

③根據(jù)達(dá)到平衡狀態(tài)，正逆反應(yīng)速率相等，各組分的濃度、百分含量不再變化，分析判斷；

(3)根據(jù)圖示中氫離子的移動(dòng)方向分析判斷該燃料電池的正負(fù)極，結(jié)合原電池原理分析解答。

(1)已知?dú)錃獾娜紵裏釣?/span>285.8kJ/mol，則①O2(g)+2H2(g)═2H2O(l)△H=-571.6kJ/mol，②N2(g)+3H2(g)═2NH3(g)△H=-92.4kJ/mol，③N2(g)+O2(g)═2NO(g)△H=+180.6kJ/mol，由蓋斯定律，3×①-2×②+2×③得：4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(l) △H=(-571.6kJ/mol)×3-(-92.4kJ/mol)×2 +(+180.6kJ/mol)×2 =-1168.8kJ/mol，故答案為：-1168.8kJ/mol；

(2)①反應(yīng)的方程式為4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(l)△H=-1168.8kJ/mol，氨氣的平均化學(xué)反應(yīng)速率為v===0.15 mol/(Lmin)，同一化學(xué)反應(yīng)同一時(shí)間段內(nèi)，各物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于計(jì)量數(shù)之比，所以氧氣的平均化學(xué)反應(yīng)速率為：0.15 mol/(Lmin)×=0.1875 mol/(Lmin)，故答案為：0.1875mol/(Lmin)；

②通過(guò)圖表比較第6min和第8min反應(yīng)物和生成物的濃度知，反應(yīng)物濃度增大，生成物濃度減小，平衡逆移，所以改變的條件是升高溫度，故B正確，故答案為：B；

③A．單位時(shí)間內(nèi)生成n mol NO為正速率，生成n molNH3為逆速率，而且正逆速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，表示正逆反應(yīng)速率相等，能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到了平衡狀態(tài)，故A正確；B．該反應(yīng)是氣體的總物質(zhì)的量增大的反應(yīng)，氣體的質(zhì)量不變，則氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量減小，若容器中氣體平均摩爾質(zhì)量不變，說(shuō)明正逆反應(yīng)速率相等，達(dá)到了平衡狀態(tài)，故B正確；C．百分含量w(NH3)=w(NO)，不能說(shuō)明反應(yīng)物或生成物的濃度不再變化，所以無(wú)法判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)，故C錯(cuò)誤；D．反應(yīng)速率v(NH3)∶v(O2) ∶v(NO) ∶v(H2O)=4∶5∶4∶6，反應(yīng)開(kāi)始后始終成立，不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故D錯(cuò)誤；E．該反應(yīng)是體積增大的反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程中氣體的質(zhì)量不變，所以氣體的密度逐漸減小，當(dāng)密度不變了，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到了平衡狀態(tài)，故E正確；故答案為：ABE；

(3)①根據(jù)圖示中氫離子由a側(cè)電極移向c側(cè)電極，則c側(cè)電極為正極，所以c口通入的是氧氣，則b口通入的物質(zhì)為CH3OH，故答案為：CH3OH；

②c側(cè)電極為正極，通入的是氧氣，發(fā)生的電極反應(yīng)為：O2+4e-+4H+=2H2O，故答案為：O2+4e-+4H+=2H2O。