Question

利用N₂和H₂可以實(shí)現(xiàn)NH₃的工業(yè)合成，而氨又可以進(jìn)一步制備硝酸，在工業(yè)上一般可進(jìn)行連續(xù)生產(chǎn)。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）已知：N₂(g)+O₂(g) = 2NO(g)           △H=+180．5kJ/mol
N₂(g)+3H₂(g)  2NH₃(g)    △H=－92．4kJ/mol
2H₂(g)+O₂(g) = 2H₂O(g)         △H=－483．6kJ/mol
寫出氨氣經(jīng)催化氧化完全生成一氧化氮?dú)怏w和水蒸氣的熱化學(xué)方程式為
           。
（2）某科研小組研究：在其他條件不變的情況下，改變起始物氫氣的物質(zhì)的量對(duì)N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g)反應(yīng)的影響。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示：

（圖中T表示溫度，n表示物質(zhì)的量）
①圖像中T₂和T₁的關(guān)系是：T₂           T₁（填“高于”“低于”“等于”“無(wú)法確定”）
②比較在a、b、c三點(diǎn)所處的平衡狀態(tài)中，反應(yīng)物N₂ 的轉(zhuǎn)化率最高的是（填字母）。                     。
③若容器容積為1L，在起始體系中加入1mol N₂ ，n=3mol反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)H₂的轉(zhuǎn)化率為60%，則此 條件下（T₂），反應(yīng)的平衡常數(shù)K=               。保持容器體積不變，再向容器中加入1mol N₂，3mol H₂反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，氫氣的轉(zhuǎn)化率將
（填“增大”、“減”或“不變”）。
（3）N₂O₅是一種新型硝化劑，其性質(zhì)和制備受到人們的關(guān)注。
①一定溫度下，在恒容密閉容器中N₂O₅可發(fā)生下列反應(yīng)：
2N₂O₅(g)4NO₂(g)＋O₂(g) ΔH＞0下表為反應(yīng)在T₁溫度下的部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

t/s	0	50	100
c(N2O5)/mol·L—1	5．0	3．5	2．4

 
則50s內(nèi)NO₂的平均生成速率為                    。
②現(xiàn)以H₂、O₂、熔融鹽Na₂CO₃組成的燃料電池，采用電解法制備N₂O₅，裝置如圖所示，其中Y為CO₂。

寫出石墨I(xiàn)電極上發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式                              。
在電解池中生成N₂O₅的電極反應(yīng)式為                                 。

Answer 1

（1）4NH₃(g)+5O₂(g)=4NO(g)+6H₂O(g)    △H ="-905" ．0kJ/mol
（2）①低于 ②c   ③25/12； 增大
（3）①0．06mol?L^-1?s^-1
②H₂ + CO₃^2-－－2e^－  =  CO₂  +  H₂O
陽(yáng)極：N₂O₄ + 2HNO₃ - 2e^—  =  2N₂O₅ +  2H⁺

試題分析：（1）氨氣和氧氣反應(yīng)生成一氧化氮和水，由所給熱化學(xué)方程式
N₂(g)+O₂(g) = 2NO(g)           △H=+180．5kJ/mol    ①
N₂(g)+3H₂(g)  2NH₃(g)    △H=－92．4kJ/mol     ②
2H₂(g)+O₂(g) = 2H₂O(g)         △H=－483．6kJ/mol     ③
根據(jù)蓋斯定律得（①－②）×2＋③×3可得所求，答案是4NH₃(g)+5O₂(g)=4NO(g)+6H₂O(g)△H =-905．0kJ/mol
（2）①T₂的氨氣含量高于T₁的氨氣含量，溫度低對(duì)合成氨有利，所以T₂低于T₁
②a、b、c三點(diǎn)中c點(diǎn)的氫氣的物質(zhì)的量最大，根據(jù)化學(xué)平衡中增大一種反應(yīng)物的量，會(huì)增大另一種反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，所以c點(diǎn)的氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率最高；
③氫氣的起始濃度為3mol/L，氮?dú)獾钠鹗紳舛葹?mol/L，氫氣的轉(zhuǎn)化率為60%，所以平衡時(shí)：c(H₂)= 1．2mol/L，c(N₂)=0．4mol/L,c(NH₃)=1．2 mol/L，所以化學(xué)平衡常數(shù)K= c(NH₃)²/c(N₂)·c(H₂)³=25/12
(3) ①50s內(nèi)N₂O₅濃度減少1．5mol/L，則NO₂的濃度增加3 mol/L，所以NO₂的平均生成速率為3 mol/L/50s=0．06mol?L^-1?s^-1
②左池為氫氧燃料電池裝置，石墨I(xiàn)電極上發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為H₂ + CO₃^2-－－2e^－  =  CO₂  + H₂O
右池為電解池裝置，N₂O₅在陽(yáng)極生成，石墨Ⅱ?yàn)殛?yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：陽(yáng)極：N₂O₄ + 2HNO₃ -2e^— =2N₂O₅ +2H⁺