Question

工業(yè)合成氨與制備硝酸一般可連續(xù)生產(chǎn)，流程如圖所示：

（1）工業(yè)生產(chǎn)時，制取氫氣的一個反應(yīng)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(yīng)建立平衡后，體系中c(H₂)=0.12mol·L^－1。該溫度下此反應(yīng)的平衡常數(shù)K=_____（填計算結(jié)果）。

（2）合成塔中發(fā)生反應(yīng)N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g)；△H<0。下表為不同溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)。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(yīng)，不同溫度下NH₃的產(chǎn)率如圖所示。溫度高于900℃時，NH₃產(chǎn)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(xué)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(yīng)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(xué)方程式為：                 

（5）氨氣在純氧中燃燒，生成一種單質(zhì)和水�？茖W(xué)家利用此原理，設(shè)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(yīng)的電極反應(yīng)式為

                                                        。

Answer 1

【知識點】化學(xué)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
          平衡：0.08  0.18         0.12    0.12，則K==1。

⑵對于放熱反應(yīng)，升高溫度，則化學(xué)平衡逆向移動，導(dǎo)致平衡常數(shù)減小，所以T₁＜573K。

⑶對于放熱反應(yīng)，升高溫度，則化學(xué)平衡逆向移動，所以氨氣的產(chǎn)率減小。

⑷根據(jù)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(jù)題意通入氨氣的電極是負極，發(fā)生氧化反應(yīng)生成氮氣和水，即

2NH₃-6e^-+6OH^-=N2+H₂O

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