Question

1．（l）某科研小組研究在其他條件不變的情況下．改變起始氫氧物質(zhì)的量[用n（H₂）表示]對N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0反應的影響．實驗結(jié)果可表示成如下圖所示的規(guī)律（圖中T表示溫度．n表示物質(zhì)的量）：
①比較在a、b、c三點所處的平衡狀態(tài)中．反應物N₂的轉(zhuǎn)化率最高的是c點．
②若容器容積為1L．開始時只加人氮氣和氫氣，且n（H₂）=3mol．反應達到平衡時．H₂、N₂的轉(zhuǎn)化率均為60%．此條件下（T₂）．反應的平衡常數(shù)K=2.08（mol/L）^-2（精確到0.01）．
③圖象中T₂低于T₁（填“高于”、“低于”“等于．或“無法確定”）．
（2）液氨作為一種潛在的清潔汽車燃料已越來越被研究人員重視．它在安全性、價格等方面較化石燃料和氫燃料有著較大的優(yōu)勢．氨在燃燒試驗中相關(guān)的反應有：
4NH₃（g）+3O₂（g）═2N₂（g）+6H₂O（l）△H₁    ①
4NH₃（g）+5O₂（g）═4NO（g）+6H₂O（l）△H₂    ②
4NH₃（g）+6NO（g）═5N₂（g）+6H₂O（l）△H₃    ③
請寫出上述三個反應中三者之間關(guān)系的表達式：△H₁=$\frac{3△{H}_{2}+2△{H}_{3}}{5}$．
（3）Allis-Chalmers制造公司發(fā)現(xiàn)可以用氨作為燃料電池的燃料．其總反應式為4NH₃+3O₂═2N₂+6H₂O．正極上的電極反應式為O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-，則負極上的電極反應式為2NH₃+6OH^--6e^-=N₂+6H₂O．

Answer 1

分析 （1）①三點時溫度相同，氫氣量越大，氮氣的轉(zhuǎn)化率越大；
②N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始 x       3          0
轉(zhuǎn)化 0.6    1.8        1.2
平衡x-0.6   1.2        1.2
N₂的轉(zhuǎn)化率為60%，則$\frac{0.6mol}{x}$×100%=60%，解得x=1mol，
據(jù)此求算平衡常數(shù)；
③由圖可知，其它條件相同時，T₁先達到平衡且平衡時氨氣的濃度��；
（2）利用已知的反應及蓋斯定律來分析三個反應中△H₁、△H₂、△H₃三者之間關(guān)系；
（3）氧氣在正極上放電，結(jié)合堿性環(huán)境寫出正極反應．

解答 解：（1）①三點時溫度相同，氫氣量越大，氮氣的轉(zhuǎn)化率越大，則c點的轉(zhuǎn)化率最高，故答案為：c；
②N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始 x      3          0
轉(zhuǎn)化0.6    1.8       1.2
平衡x-0.6  1.2      1.2
N₂的轉(zhuǎn)化率為60%，則$\frac{0.6mol}{x}$×100%=60%，解得x=1mol，
反應的平衡常數(shù)K=$\frac{[1.2mol/L]^{2}}{0.4mol/L×[1.2mol/L]^{3}}$=2.08（mol/L）^-2，
故答案為：2.08（mol/L）^-2；
③由圖可知，其它條件相同時，T₁先達到平衡且平衡時氨氣的濃度小，則T₂低于T₁，故答案為：低于；
（2）由反應4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（l）△H₁ ①
4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（l）△H₂ ②
4NH₃（g）+6NO（g）=5N₂（g）+6H₂O（l）△H₃③
則反應（②×3+③×2）÷5可得到反應①，則△H₁=$\frac{3△{H}_{2}+2△{H}_{3}}{5}$，故答案為：△H₁=$\frac{3△{H}_{2}+2△{H}_{3}}{5}$；
（3）由總反應4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O，可知氧氣在正極上放電，由于電解質(zhì)是堿性的，故正極反應為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，所以負極的電極反應式為2NH₃+6OH^--6e^-=N₂+6H₂O，
故答案為：2NH₃+6OH^--6e^-=N₂+6H₂O．

點評 本題考查了化學平衡的計算、蓋斯定律的應用和電極反應的書寫，題目綜合性較大，較難，是對知識的綜合利用、注意基礎(chǔ)知識的理解掌握．