Question

【題目】氨氣廣泛應用于化工、輕工、化肥、制藥、合成纖維等領(lǐng)域。

（1）在三個1L的恒容密閉容器中,分別加入0.10molN2和0.30molH2發(fā)生反應：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H<0，實驗Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中c(N2)隨時間(t)的變化如圖所示(T表示溫度)。

①與實驗Ⅱ相比,實驗Ⅰ、實驗Ⅲ分別采用的實驗條件為_________、_________。

②實驗Ⅲ在0～10 min的平均反應速率v(H2)=_________。

（2）分別以N2、H2為電極反應物,HCl-NH4Cl為電解質(zhì)溶液制造新型燃料電池，試寫出該電池正極的電極反應式：______________________。

（3）常溫下,將amol/L的氨水與0.01mol/L的鹽酸等體積混合,反應達平衡時溶液中c(NH4+)=c(Cl-),則溶液顯________性(填“酸”“堿”或“中”);用含a的代數(shù)式表示NH3·H2O的電離常數(shù)Kb=_________。

（4）工業(yè)上用NH3消除NO、NO2 污染。當n(NO)∶n(NO2) =1∶1時,在高溫及催化劑條件下,每生成1mol N2放出熱量akJ,請書寫該反應的熱化學方程式：____________________________。

Answer 1

【答案】 升高溫度 使用催化劑 0.012 mol/(Lmin) N2+8H++6e-=2NH4+ 中 10-9/(a-0.01) NO(g)+NO2(g)+2NH3(g)=2N2(g)+3H2O(g) ΔH=-2akJ/mo1

【解析】試題分析：本題考查化學平衡圖像的分析和化學反應速率的計算，原電池中電極反應式的書寫，酸堿混合后溶液酸堿性的判斷，電離平衡常數(shù)的計算，熱化學方程式的書寫。

（1）①由圖像可見，實驗I達到平衡的時間比實驗II短，實驗I達到平衡時c（N2）的濃度（為0.08mol/L）大于實驗II達到平衡時c（N2）的濃度（為0.06mol/L），則T2T1，實驗I采用的實驗條件為升高溫度。由圖像可見，實驗III達到平衡的時間比實驗II短，實驗III達到平衡時c（N2）的濃度（為0.06mol/L）等于實驗II達到平衡時c（N2）的濃度（為0.06mol/L），實驗III采用的條件只影響化學反應速率、不影響化學平衡，實驗III采用的實驗條件為使用催化劑。

②實驗III在0~10min內(nèi)c（N2）由0.10mol/L降至0.06mol/L，υ（N2）===0.004mol/（L·min），υ（H2）=3υ（N2）=0.012mol/（L·min）。

（2）在該電池反應中N元素的化合價由0價降至-3價，發(fā)生得電子的還原反應，由于電解質(zhì)溶液呈酸性，N2被還原成NH4+，該電池正極的電極反應式為N2+6e-+8H+=2NH4+。

（3）氨水與鹽酸的混合液中存在電荷守恒：c（NH4+）+c（H+）=c（Cl-）+c（OH-），由于c（NH4+）=c（Cl-），則c（H+）=c（OH-），溶液顯中性。由于鹽酸和氨水等體積混合，則混合液中c（Cl-）=c（NH4+）==0.005mol/L，溶液中的物料守恒為c（NH4+）+c（NH3·H2O）=mol/L，則c（NH3·H2O）=（-0.005）mol/L，NH3·H2O的電離常數(shù)Kb===。

（4）當n（NO）：n（NO2）=1:1時，反應的化學方程式為2NH3+NO+NO2=2N2+3H2O，由于在高溫條件下反應，H2O呈氣態(tài)，反應的熱化學方程式為2NH3（g）+NO（g）+NO2（g）=2N2（g）+3H2O（g）ΔH=-2akJ/mol。