Question

氨是一種重要的化工原料，氨的合成和應(yīng)用時當(dāng)前的重要研究內(nèi)容之一．
（1）一定條件下，在一個密閉的容器中充入氣體：N₂ 2mol、H₂ 6mol，達到平衡后N₂的轉(zhuǎn)化率為50%，同時放熱92.3kJ．
①該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：

 

．
②升高溫度，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K值

 

（填“增大”“減小”或“不變”）．
③在一定條件下，在密閉容器中發(fā)生合成氨反應(yīng)，N₂、H₂、NH₃的起始濃度分別為c₁、c₂、c₃（均不為0）．當(dāng)反應(yīng)達到平衡時，它們的濃度分別為0.1mol/L、0.3mol/L、0.08mol/L．下列說法中不正確的是

 

（填字母）．
A．當(dāng)H₂與NH₃生成速率為3：2時，反應(yīng)一定達到平衡狀態(tài)
B．H₂與N₂的轉(zhuǎn)化率一定相等
C．c₁一定等于0.14mol/L
D．c₃的取值范圍為0＜c₃＜0.28mol/L
E．使用催化劑可以提高氨氣的轉(zhuǎn)化率
（2）利用反應(yīng)8NH₃+6NO₂?7N₂+12H₂O可處理大氣污染氣體NO₂．當(dāng)轉(zhuǎn)移1.2mol電子時，消耗的NO₂在標況下的體積是

 

．
（3）最近科學(xué)家發(fā)明了不必使氨先裂化為氫就可以直接用于燃料電池的方法，其裝置為用鉑黑作為電極，加入電解質(zhì)溶液中，一個電極通入空氣，另一電極通入氨氣．其電池反應(yīng)為4NH₃+3O₂═2N₂+6H₂O，則通入氨氣的一極應(yīng)為

 

（填“正極”或“負極”），該電極反應(yīng)式為

 

．
（4）工業(yè)上凈化處理鉻污染方法之一是：將含K₂Cr₂O₇酸性廢水放人電解槽內(nèi)，加入適量的NaCl，以Fe和石墨為電極進行電解．經(jīng)過一段時間后，生成Cr（OH）₃和Fe（OH）₃沉淀除去（已知K_sp[Fe（OH）₃]=4.0×10^-38，K_sp[Cr（OH）₃]=6.0×l0^-31）．已知電解后的溶液中c（Fe）為2.0×10^-13mol/L，則溶液中c（Cr³⁺）為

 

mol/L．

Answer 1

考點：化學(xué)平衡的計算,化學(xué)電源新型電池,化學(xué)平衡的影響因素,難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì)

專題：化學(xué)平衡專題,電離平衡與溶液的pH專題,電化學(xué)專題

分析：（1）①依據(jù)題干數(shù)據(jù)計算反應(yīng)1mol氮氣放熱92.3KJ．依據(jù)熱化學(xué)方程式書寫方法寫出；
②反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升溫平衡逆向進行，平衡常數(shù)減��；
③A、反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式計量數(shù)之比，氫氣生成速率和消耗速率相同，反應(yīng)達到平衡；
B、反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)物的初始濃度以及變化濃度有關(guān)系；
C、c₁一定等于0.14mol/L，是極值轉(zhuǎn)化后氮氣的濃度，實質(zhì)是加入的氮氣、氫氣和氨氣，氮氣濃度不是0.14mol/L；
D、依據(jù)極值法計算分析；
E、催化劑改變反應(yīng)速率不改變化學(xué)平衡；
（2）依據(jù)氧化還原反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移和定量關(guān)系計算消耗氣體體積；
（3）氨氣為堿性氣體，易與酸反應(yīng)，應(yīng)用堿性電解質(zhì)，負極發(fā)生氧化反應(yīng)；
（4）根據(jù)電解后溶液中c（Fe³⁺），由K_sP[Fe（OH）₃]計算溶液中c（OH^-），再根據(jù)K_sp[Cr（OH）₃]計算溶液中c（Cr³⁺）．

解答： 解：（1）一定條件下，在一個密閉的容器中充入氣體：N₂ 2mol、H₂ 6mol，達到平衡后N₂的轉(zhuǎn)化率為50%，同時放熱92.3kJ，說明反應(yīng)1mol氮氣放熱92.3KJ，
①1mol氮氣完全反應(yīng)放熱92.3kJ，反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92.3kJ/mol，
故答案為：N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92.3kJ/mol；
②N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92.3kJ/mol，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升溫平衡逆向進行，平衡常數(shù)減�。�
故答案為：減��；
③當(dāng)反應(yīng)達到平衡時，它們的濃度分別為0.1mol/L、0.3mol/L、0.08mol/L，
N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）
0.1     0.3       0.08
0.14    0.42      0
0       0         0.28
A．當(dāng)H₂與NH₃生成速率為3：2時，說明對氫氣或氨氣正逆反應(yīng)速率相同，反應(yīng)一定達到平衡狀態(tài)，故A正確；
B．氮氣和氫氣平衡濃度之比為1；3，所以起始濃度一定按照1：3，所以H₂與N₂的轉(zhuǎn)化率一定相等，故B正確；
C．如果c₁一定等于0.14mol/L，那么反應(yīng)應(yīng)該是正向進行，而題中已知反應(yīng)不一定是正方向進行，答案給的0.14是按照如果NH₃的起始量為零的情況下正方向進行才會是0.14，因為轉(zhuǎn)化量之比等于系數(shù)比，又由題知起始量不為零，故C錯誤；
D．按照極限法來算，如果正反應(yīng)方向進行的，生成0.08mol，那么極限值NH₃的起始量為零，如果逆反應(yīng)方向進行那么生成0.1mol的N₂和0.3mol的H₂那么極限值的NH₃起始量為0.28，又由題中條件告訴起始量不為零所以氨氣的起始量應(yīng)該介于0-0.28之間，c₃的取值范圍為0＜c₃＜0.28mol/L，故D正確；
E．使用催化劑改變反應(yīng)速率不改變化學(xué)平衡，所以不可以提高氨氣的轉(zhuǎn)化率，故E錯誤；
故答案為：CE；
（2）利用反應(yīng)8NH₃+6NO₂?7N₂+12H₂O可處理大氣污染氣體NO₂，轉(zhuǎn)移24mol電子消耗二氧化氮6mol，當(dāng)轉(zhuǎn)移1.2mol電子時，消耗的NO₂物質(zhì)的量為0.3mol，標況下的體積為0.3mol×22.4L/mol=6.72L，
故答案為：6.72L；
（3）氨氣為堿性氣體，易與酸反應(yīng)，所以電解質(zhì)溶液應(yīng)呈堿性，負極發(fā)生氧化反應(yīng)，氨氣被氧化生產(chǎn)氮氣，電極反應(yīng)式為2NH₃-6e^-+6OH^-=N₂+6H₂O，
故答案為：負極；2NH₃-6e^-+6OH^-=N₂+6H₂O；
（4）電解后溶液中c（Fe³⁺）=2.0×10^-13mol/L，則溶液中c³（OH^-）=

4×10-38

2×10-13

mol/L=2×10^-25mol/L，故溶液中c（Cr³⁺）=

6×10-31

2×10-25

mol/L=3×10^-6mol/L，
故答案為：3×10^-6．

點評：本題考查了熱化學(xué)方程式分析書寫，化學(xué)平衡影響因素、平衡常數(shù)計算、平衡標志判斷的理解應(yīng)用，原電池和電解池原理的分析應(yīng)用，注意平衡中極值方法的計算應(yīng)用是解題關(guān)鍵，題目難度中等．