Question

1．目前工業(yè)合成氨的原理是：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
（1）在一定溫度下，將1mol N₂和3mol H₂混合置于體積不變的密閉容器中發(fā)生反應，達到平衡狀態(tài)時，測得氣體總物質(zhì)的量為2.8mol．
①達平衡時，H₂的轉化率α₁=60%．
②已知平衡時，容器壓強為8MPa，則平衡常數(shù)Kp=0.26（保留小數(shù)點后兩位數(shù)，用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓×物質(zhì)的量分數(shù)）．
（2）NO₂、O₂和熔融NaNO₃可制作燃料電池，其原理見圖．該電池在使用過程中石墨I電極上生成氧化物Y，其電極反應為NO₂+NO₃^--e^-=N₂O₅．

Answer 1

分析 （1）①設參加反應的氮氣物質(zhì)的量為xmol，
該反應中N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始（mol）1         3          0
變化（mol） x       3x        2x
平衡（mol） 1-x   3-3x      2x
列式可得：（1-x）+（3-3x）+2x=2.8，
x=0.6
則氮氣轉化率=$\frac{0.6mol}{1mol}$×100%=60%，
當加入的反應物的物質(zhì)的量之比等于其計量數(shù)之比時，反應物的轉化率相等；
②平衡時各物質(zhì)的壓強之比等于其物質(zhì)的量之比，所以P（N₂）=$\frac{（1-0.6）mol}{2.8mol}$×8MPa=$\frac{8}{7}$MPa，
P（H₂）=$\frac{3×（1-0.6）mol}{2.8mol}$×8MPa=$\frac{24}{7}$MPa，P（NH₃）=$\frac{（2×0.6）mol}{2.8mol}$×8MPa=$\frac{24}{7}$MPa，
化學平衡常數(shù)Kp=$\frac{{P}^{2}（N{H}_{3}）}{P（{N}_{2}）．{P}^{3}（{H}_{2}）}$；
（2）該原電池中通入二氧化氮的電極是負極、通入氧氣的電極是正極，所以I是負極、II是正極，負極上生成氧化物，應該是二氧化氮失電子和硝酸根離子反應生成五氧化二氮．

解答 解：（1）①設參加反應的氮氣物質(zhì)的量為xmol，
該反應中N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始（mol）1          3          0
變化（mol） x        3x        2x
平衡（mol） 1-x    3-3x      2x
列式可得：（1-x）+（3-3x）+2x=2.8，
x=0.6
則氮氣轉化率=$\frac{0.6mol}{1mol}$×100%=60%，
當加入的反應物的物質(zhì)的量之比等于其計量數(shù)之比時，反應物的轉化率相等，所以氫氣轉化率也是60%，
故答案為：60%；
②平衡時各物質(zhì)的壓強之比等于其物質(zhì)的量之比，所以P（N₂）=$\frac{（1-0.6）mol}{2.8mol}$×8MPa=$\frac{8}{7}$MPa，
P（H₂）=$\frac{3×（1-0.6）mol}{2.8mol}$×8MPa=$\frac{24}{7}$MPa，P（NH₃）=$\frac{（2×0.6）mol}{2.8mol}$×8MPa=$\frac{24}{7}$MPa，
化學平衡常數(shù)Kp=$\frac{{P}^{2}（N{H}_{3}）}{P（{N}_{2}）．{P}^{3}（{H}_{2}）}$=$\frac{（\frac{24}{7}）^{2}}{\frac{8}{7}×（\frac{24}{7}）^{3}}$=0.26，故答案為：0.26；
（2）該原電池中通入二氧化氮的電極是負極、通入氧氣的電極是正極，所以I是負極、II是正極，負極上生成氧化物，應該是二氧化氮失電子和硝酸根離子反應生成五氧化二氮，電極反應式為NO₂+NO₃^--e^-=N₂O₅，
故答案為：NO₂+NO₃^--e^-=N₂O₅．

點評 本題考查化學平衡計算、原電池原理，側重考查學生分析判斷及計算能力，注意三段式在化學平衡計算中的靈活應用，難點是電極反應式的書寫，注意：如果反應物的物質(zhì)的量之比等于其計量數(shù)之比時反應物的轉化率相等，題目難點中等．