Question

工業(yè)合成氨與制備硝酸一般可連續(xù)生產，流程如圖所示：

（1）工業(yè)生產時，制取氫氣的一個反應為：CO+H2O(g)CO2+H2

T℃時，往1L密閉容器中充入0.2mol CO和0.3mol水蒸氣。反應建立平衡后，體系中c(H2)=0.12mol·L－1。該溫度下此反應的平衡常數K=_____（填計算結果）。

（2）合成塔中發(fā)生反應N2(g)+3H2(g)2NH3(g)；△H<0。下表為不同溫度下該反應的平衡常數。由此可推知，表中T1____573K（填“>”、“<”或“=”）。

T/℃	T1	300	T2
K	1.00×107	2.45×105	1.88×103

（3）N2和H2以鐵作催化劑從145℃就開始反應，不同溫度下NH3的產率如圖所示。溫度高于900℃時，NH3產率下降的原因是

（4）硝酸廠的尾氣直接排放將污染空氣，目前科學家探索利用燃料氣體中的甲烷等將氮氧化物還原為氮氣和水，其反應機理為：

CH4(g)+4NO2=(g)＝4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)； △H=－574kJ·mol－1

CH4(g)+4NO(g)＝2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)；  △H=－1160kJ·mol－1

則甲烷直接將NO2還原為N2的熱化學方程式為：                

（5）氨氣在純氧中燃燒，生成一種單質和水。科學家利用此原理，設計成氨氣-氧氣燃料電池，則通入氨氣的電極堿性條件下發(fā)生反應的電極反應式為

                                                        。

Answer 1

【知識點】化學平衡G2G3G5F3F2

【答案解析】（1）1（2分）；  (2)< （2分）

(3)溫度高于時，平衡向左移動（2分）
(4)  （2分）

(5) 分）

解析：⑴解：①CO+H2O（g）CO2 +H2
          初始：0.2   0.3            0    0
          變化：0.12  0.12         0.12   0.12
          平衡：0.08  0.18         0.12    0.12，則K==1。

⑵對于放熱反應，升高溫度，則化學平衡逆向移動，導致平衡常數減小，所以T1＜573K。

⑶對于放熱反應，升高溫度，則化學平衡逆向移動，所以氨氣的產率減小。

⑷根據蓋斯定律兩式相加除以2得CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H= -867kJ·mol-1

⑸根據題意通入氨氣的電極是負極，發(fā)生氧化反應生成氮氣和水，即

2NH3-6e-+6OH-=N2+H2O

【思路點撥】蓋斯定律的應用：找出目標反應的物質在所給反應中是在反應物還是在生成物中，然后可像數學運算一樣采取加減乘除的方法求解目標反應方程式，如本題的目標反應的CH4、NO2在第一個反應的反應物中，因此兩式相加。