Question

【題目】氨的合成對國家工業(yè)發(fā)展有著舉足輕重的作用，請根據(jù)化學原理知識回答下列問題：

（1）已知氫氣的燃燒熱為285.8kJ/mol。

4NH3 (g) +5O2 (g) 4NO(g) + 6H2O(l) △H= —1168.8kJ/mol

N2（g）+ O2（g）═ 2NO（g）△H = +180.6kJ/mol。

則工業(yè)合成氨的熱化學方程式為________________。

（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N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)反應的影響。實驗結果如圖所示：（圖中 T表示溫度， n表示物質(zhì)的量）

①圖像中 T2和 T1的關系是： T2 _______________ T1（填“高于”、“低于”、 “等于”或“無法確定”）。

②比較在a、b、c三點所處的平衡狀態(tài)中，反應物N 2 的轉化率最高的是_______________（填字母）。

③在起始體系中n(N2)：n(H2)= 1:3時，反應后氨的百分含量最大；若容器容積為1L， n=3mol反應達到平衡時H2的轉化率為60%，則此條件下（ T 2），反應的平衡常數(shù) K=__________________。

（3）氮元素的+4價氧化物有兩種，它們之間發(fā)生反應：2NO2N2O4 H < 0，將一定量的NO2充入注射器中后封口，下圖是在拉伸和壓縮注射器的過程中氣體透光率隨時間的變化 (氣體顏色越深，透光率越小)。下列說法正確的是______________

A．b點的操作是壓縮注射器

B．c點與a點相比， c(NO2)增大， c(N2O4)減小

C．若不忽略體系溫度變化，且沒有能量損失，則b、c兩點的平衡常數(shù)Kb>Kc

D．d點：v(正)> v(逆)

（4）利用反應6NO2+8NH3=7N2+12H2O構成原電池，能消除氮氧化物的排放，減輕環(huán)境污染，裝置如圖所示。

①電極a為___________________極，其電極反應式為__________________。

②當有0.1 mol NO2被處理時，轉移電子為________________mol。

③為使電池持續(xù)放電，該離子交換膜需選用___________________交換膜。

Answer 1

【答案】 N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H = -92.4kJ/mol 低于 C 25/12 或2.08或2.1 AC 負 2NH3—6e—+6OH—=N2+6H2O 0.4 陰離子

【解析】（1）①H2（g）+O2（g）=H2O（l）△H1=-285.8 kJmol-1；②4NH3 (g) +5O2 (g) 4NO(g) + 6H2O(l) △H2= —1168.8kJ/mol ；③N2（g）+ O2（g）═ 2NO（g）△H3 = +180.6kJ/mol；根據(jù)蓋斯定律可知，③+①×3-②×可得：N2（g）+3H2（g）2NH3（g），則△H=（+180.6kJ/mol）+（-285.8 kJmol-1）×3-（—1168.8kJ/mol）×=-92.4 kJmol-1；

（2）①反應為放熱反應，溫度升高化學平衡向著吸熱方向進行，從T1到T2反應物氮氣的量增加，故T1＜T2；
②b點代表平衡狀態(tài)，c點又加入了氫氣，故平衡向右移動，氮氣的轉化率增大，故答案為c；
③當?shù)獨夂蜌錃獾奈镔|(zhì)的量之比為1∶3時達平衡狀態(tài)時氨的百分含量最大，平衡點時產(chǎn)物的產(chǎn)率最大，當n=3mol反應達到平衡時H2的轉化率為60%，故起始氮氣濃度為1.2mol/l，變化的氫氣濃度為1.8mol/l，變化的氮氣濃度為0.6mol/l，平衡時氮氣、氫氣、氨氣的濃度分別是0.4mol/l、1.2mol/l、1.2mol/l，據(jù)K===2.08；

(3)A．b點開始是壓縮注射器的過程，氣體顏色變深，透光率變小，故A正確；B．c點是壓縮注射器后的情況，二氧化氮和四氧化二氮的濃度都增大，故B錯誤；C．b點開始是壓縮注射器的過程，平衡正向移動，反應放熱，導致T（b）＜T（c），升溫平衡逆向移動，平衡常數(shù)減小，所以Kb＞Kc，故C正確；D．c點后的拐點是拉伸注射器的過程，d點是平衡向氣體體積增大的逆向移動過程，所以v（逆）＞v（正），故D錯誤；故答案為AC。

（4）①由反應6NO2+8NH3═7N2+12H2O可知，反應中NO2為氧化劑，NH3為還原劑，則a為負極，b為正極，負極電極方程式為2NH3-6e-+60H-=N2+6H2O；
②當有0.1molNO2 被處理時，轉移電子為0.1mol×（4-0）=0.4mol；
③原電池工作時，陰離子向負極移動，為使電池持續(xù)放電，離子交換膜需選用陰離子交換膜，防止二氧化氮反應生成硝酸鹽和亞硝酸鹽，導致原電池不能正常工作。