Question

對含氮物質的研究和利用有著極為重要的意義。

（1）N2、O2和H2相互之間可以發(fā)生化合反應，已知反應的熱化學方程式如下：

N2(g)+O2(g)=2NO(g)??? ? H=+180．5kJ·mol-1；

2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)??? H =-483．6 kJ·mol-1；

N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)??? H =-92．4 kJ·mol-1。

則氨的催化氧化反應的熱化學方程式為? ???????????? ? 。

（2）汽車尾氣凈化的一個反應原理為：2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) H<0。

一定溫度下，將2．8mol NO、2．4mol CO通入固定容積為2L的密閉容器中，反應過程中部分物質的物質的量變化如圖所示。

①NO的平衡轉化率為??? ，0~20min平均反應速率v(NO)為 ??????????? 。25min時，若保持反應溫度不變，再向容器中充入CO、N2各0．8 mol，則化學平衡將????????? 移動(填“向左”、“向右”或“不”)。

②若只改變某一反應條件X，反應由原平衡I達到新平衡II，變量Y的變化趨勢如下圖所示。下列說法正確的是?? ?? (填字母代號)。

 

（3）某化學小組擬設計以N2和H2為電極反應物，以HCl—NH4Cl為電解質溶液制成燃料電池，則該電池的正極反應式為? ????????????? ? 。假設電解質溶液的體積不變，下列說法正確的是????? ??? (填字母代號)。

a．放電過程中，電解質溶液的pH保持不變

b．溶液中的NH4Cl濃度增大，但Cl-離子濃度不變

c．每轉移6．021023個電子，則有標準狀況下11．2L電極反應物被氧化

d．為保持放電效果，電池使用一段時間需更換電解質溶液

 

Answer 1

【答案】

（1）4NH3(g)+5O2(g)4NO(g) +6H2O(g)? ΔH＝﹣905kJ·mol-1（3分）

（2）① 28.6%（2分）? 0.02 mol·L-1·min-1（2分）? 向左（2分）

② b（3分）

（3） N2+8H++6e-＝2NH4+ （3分）Bcd（3分）

【解析】

試題分析：（1）先寫出NH3與O2反應的化學方程式，并注明物質的狀態(tài)，然后根據蓋斯定律求算?H，?H=2×?H1+3×?H2—2×?H3=﹣905kJ·mol-1，可得熱化學方程式：4NH3(g)+5O2(g)4NO(g) +6H2O(g)? ΔH＝﹣905kJ·mol-1。

（2）①根據三段式進行計算，2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)

???? 起始濃度（mol?L?1）??? 1.4???? 1.2?????? 0????? 0

???? 轉化濃度（mol?L?1）??? 0.4???? 0.4?????? 0.2??? 0.4

???? 平衡濃度（mol?L?1）??? 1.0???? 0.8?????? 0.2??? 0.4

則NO的轉化率為：0.4mol/L÷1.4mol/L×100%=28.6%；0~20min平均反應速率v(NO)=0.4mol/L÷20min= 0.02 mol·L-1·min-1；根據平衡濃度可求出平衡常數K=0.2×0.42÷（12×0.82）=0.05，加入CO、N2后Q=0.6×0.42÷（12×1.22）=0.22，因為Q>K，所以平衡向左移動。

②a、壓強增大，化學平衡常數不變，不符合圖像，錯誤；b、因為該反應為放熱反應，溫度升高，平衡向左移動，所以CO濃度增大，符合圖像，正確；c、因為該反應為放熱反應，溫度升高，平衡向左移動，所以N2的體積分數減小，不符合圖像，錯誤；d、催化劑不影響化學平衡，NO的平衡轉化率不變，不符合圖像，錯誤。

（3）N2的氧化性大于H2，所以正極上N2得電子，根據化合價的變化可得電解方程式：N2+8H++6e-＝2NH4+ ；a、該燃料電池的總反應為：N2+3H2+2H+=2NH4+，消耗了H+，所以pH增大，錯誤；b、根據電池反應，生成了NH4+，所以溶液中的NH4Cl濃度增大，但Cl-離子濃度不變，正確；c、H2被氧化，電子轉移為：H2 ~ 2e?，所以每轉移6．021023個電子，則有標準狀況下11．2L電極反應物被氧化，正確；d、隨著電池反應的進行，NH4+的濃度越大，所以為保持放電效果，電池使用一段時間需更換電解質溶液，正確。

考點：本題考查熱化學方程式的書寫、轉化率和平衡的計算、圖像的分析、原電池的原理。