Question

【題目】目前工業(yè)合成氨的原理是N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) △H=-93.0kJ/mol

（1）已知一定條件下：2N2(g)+6H2O(l)=4NH3(g)+3O2(g) △H=-+1530.0kJ/mol。則氫氣燃燒熱的熱化學(xué)方程式為_________________。

（2）如下圖，在恒溫恒容裝置中進(jìn)行合成氨反應(yīng)。

①表示N2濃度變化的曲線是_________。

②前25min內(nèi)，用H2濃度變化表示的化學(xué)反應(yīng)速率是_____________。

③在25min末剛好平衡，則平衡常數(shù)K=___________。

（3）在恒溫恒壓裝置中進(jìn)行工業(yè)合成氨反應(yīng)，下列說(shuō)法正確的是_______________。

A．氣體體積不再變化，則已平衡

B．氣體密度不再變化，尚未平衡

C．平衡后，往裝置中通入一定量Ar，壓強(qiáng)不變，平衡不移動(dòng)

D．平衡后，壓縮容器，生成更多NH3

（4）電廠煙氣脫氮的主反應(yīng)為：4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g) △H<0

副反應(yīng)為：2NH3(g)+8NO(g)=5N2O(g)+3H2O(g) △H>0

平衡混合氣中N2與N2O含量與溫度的關(guān)系如下圖所示。

請(qǐng)回答：在400～600K時(shí)，平衡混合氣中N2含量隨溫度的變化規(guī)律是______，導(dǎo)致這種規(guī)律的原因是_________（任答合理的一條原因）。

（5）直接供氨式燃料電池是以NaOH溶液為電解質(zhì)溶液，電池反應(yīng)為4NH3＋3O2=2N2+6H2O。則負(fù)極電極反應(yīng)式為_______________。

Answer 1

【答案】 H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH＝－286.0kJ·mol－1 C 0.12mol·L－1·min－1 (或0.15) AD 隨溫度升高，N2的含量降低 主反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升溫使主反應(yīng)的平衡左移(或副反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升溫使副反應(yīng)的平衡右移，降低了NH3和NO的濃度，使主反應(yīng)的平衡左移) 2NH3＋6OH――6e－===N2＋6H2O

【解析】（1）已知：①2N2(g)+6H2O(l)=4NH3(g)+3O2(g) △H=+1530.0kJ/mol，②N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) △H=-93.0kJ/mol，根據(jù)蓋斯定律，（②×2-①）÷6可得：H2(g)＋O2(g)＝H2O(l) ΔH＝－286.0kJ·mol－1；（2）①根據(jù)圖象可知，反應(yīng)進(jìn)行到25min時(shí)曲線A減少了6mol/L-3mol/L＝3mol/L，C減少了2.0mol/L-1.0mol/L=1.0mol/L，因此根據(jù)方程式可知表示N2濃度變化的曲線是C；②前25 min內(nèi)，氫氣濃度減少了3mol/L，則用H2濃度變化表示的化學(xué)反應(yīng)速率是3mol/L÷25min=0.12mol·L－1·min－1；③在25 min末剛好平衡，此時(shí)氮?dú)狻�氫氣和氨氣的濃度分別是1.0mol/L、3mol/L、2mol/L，則平衡常數(shù)K=c2(NH3)/c(N2)×c3(H2)＝22/1×33

＝4/27；（3）A．正反應(yīng)是氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng)，恒溫恒壓下，隨反應(yīng)進(jìn)行體積減少，因此在恒溫恒壓下氣體體積不再變化時(shí)已平衡，A正確；B．在反應(yīng)過(guò)程中質(zhì)量始終不變，但容器容積是變化的，所以密度是變化的，因此氣體密度不再變化說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡，B錯(cuò)誤；C．平衡后，往裝置中通入一定量Ar，壓強(qiáng)不變，容器容積增加，濃度降低，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，C錯(cuò)誤；D．平衡后，壓縮容器，壓強(qiáng)增大，平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行，因此生成更多NH3，D正確，答案選AD；（4）根據(jù)圖象可知，在400K～600K時(shí)，平衡混合氣中N2含量隨溫度的升高逐漸降低；主反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向著逆向移動(dòng)，氮?dú)獾暮�量減小；（5）燃料電池的負(fù)極上發(fā)生燃料失去電子的氧化反應(yīng)，電解質(zhì)溶液顯堿性，則負(fù)極反應(yīng)式為2NH3＋6OH－―6e－＝N2＋6H2O。