Question

對含氮物質的研究和利用有著極為重要的意義．
（1）N₂、O₂和H₂相互之間可以發(fā)生化合反應，已知反應的熱化學方程式如下：
N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ?mol^-1；
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-483.6kJ?mol^-1；
N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92.4kJ?mol^-1．
則氨的催化氧化反應的熱化學方程式為

 

．
（2）汽車尾氣凈化的一個反應原理為：2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）△H＜0．
一定溫度下，將2.8mol NO、2.4mol CO通入固定容積為2L的密閉容器中，反應過程中部分物質的物質的量變化如圖一所示．

①N0的平衡轉化率為

 

，0～20min平均反應速率v（NO）為

 

．25min時，若保持反應溫度不變，再向容器中充入CO、N₂各0.8mol，則化學平衡將

 

移動（填“向左”、“向右”或“不”）．
②若只改變某一反應條件X，反應由原平衡I達到新平衡Ⅱ，變量Y的變化趨勢如圖二所示．下列說法正確的是

 

 （填字母代號）．

	條件X	變量Y
a	壓強	反應的平衡常數(shù)
b	溫度	CO的平衡濃度
c	溫度	N2的體積分數(shù)
d	催化劑	NO的平衡轉化率

（3）某化學小組擬設計以N₂和H₂為電極反應物，以HCl-NH₄Cl為電解質溶液制成燃料電池，則該電池的正極反應式為

 

．假設電解質溶液的體積不變，下列說法正確的是

 

（填字母代號）．
a．放電過程中，電解質溶液的pH保持不變
b．溶液中的NH₄Cl濃度增大，但Cl^-離子濃度不變
c．每轉移6.02×10²³個電子，則有標準狀況下11.2L電極反應物被氧化
d．為保持放電效果，電池使用一段時間需更換電解質溶液．

Answer 1

考點：熱化學方程式,常見化學電源的種類及其工作原理,化學平衡建立的過程,化學平衡的影響因素

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）依據蓋斯定律和熱化學方程式計算得到所需讓化學方程式；
（2）①分析圖象結合化學平衡三段式列式計算，轉化率=

消耗量

起始量

×100%；根據平衡時濃度計算其平衡常數(shù)，根據濃度商與化學平衡常數(shù)相對大小判斷平衡移動方向；
②依據圖象變化趨勢和反應特征是氣體體積減小的放熱反應，結合平衡移動原理分析；
（3）原電池中失電子的在負極發(fā)生氧化反應，得到電子的在原電池正極發(fā)生還原反應；依據原電池反應和電極反應產物、電極反應電子守恒，反應過程分析選項；

解答： 解：（1）①N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ?mol^-1；
②2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-483.6kJ?mol^-1；
③N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92.4kJ?mol^-1．
依據蓋斯定律②×3-③×2+①×2得到：4NH₃（g）+5O₂（g）

催化劑  .

4NO（g）+6H₂O（g）△H=-905kJ?mol^-1；
故答案為：4NH₃（g）+5O₂（g）

催化劑  .

4NO（g）+6H₂O（g）△H=-905kJ?mol^-1；
（2）①一定溫度下，將2.8mol NO、2.4mol CO通入固定容積為2L的密閉容器中，依據圖象分析可知，平衡狀態(tài)氮氣物質的量為0.4mol，一氧化碳物質的量為1.6mol；依據化學平衡三段式列式計算；
            2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）
起始量（mol） 2.8     2.4       0       0
變化量（mol） 0.8     0.8       0.4     0.8
平衡量（mol） 2      1.6        0.4     0.4
N0的平衡轉化率=

0.8mol

2.8mol

×100%=28.6%；
0～20min平均反應速率v（NO）=

0.8mol 2L

20min

=0.02 mol?L^-1?min^-1；
K=

( 0.4 2 )2× 0.4 2

( 2 2 )2×( 1.6 2 )2

=0.0125
應溫度不變，再向容器中充入CO、N₂各0.8mol，
 2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）
 2    1.6+0.8=2.4  0.8+0.4=1.2  0.4
Q=

( 0.4 2 )2× 1.2 2

( 2 2 )2×( 2.4 2 )2

=0.017＞K，平衡左移；
故答案為：28.6%； 0.02 mol?L^-1?min^-1；向左；
②2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）△H＜0，反應是氣體體積減小的放熱反應；圖象中X隨Y增大而增大；
a、平衡常數(shù)隨溫度變化，不隨壓強變化，故a不符合；
b、溫度升高，平衡逆向進行，一氧化碳難度中等，故b符合
c、溫度升高，平衡逆向進行，氮氣含量減小，故c不符合；
d、催化劑改變反應速率，不改變化學平衡，轉化率不變，故d不符合；
故答案為：b；
（3）以N₂、H₂為電極反應物，以HCl-NH₄Cl溶液為電解質溶液制造新型燃料電池，氮氣在正極得到電子發(fā)生還原反應，電極反應為N₂+8H⁺+6e^-═2NH₄⁺；
a．放電過程中，負極電極反應為：H₂-2e^-=2H⁺，正極電極反應N₂+8H⁺+6e^-═2NH₄⁺，依據電子守恒可知過程中消耗氫離子，電解質溶液PH升高，故a錯誤；
b．正極生成銨根離子，溶液中的NH₄Cl濃度增大，但Cl^-離子濃度不變，故b正確；
c．每轉移6.02×10²³個電子，即為1mol，電極反應物被氧化的是氫氣，依據電子守恒計算氫氣被氧化的物質的量為0.5mol，則有標準狀況下11.2L，故c正確；
d．原電池工作過程中消耗電解質，為保持放電效果，電池使用一段時間需更換電解質溶液，故正確；
故答案為：N₂+8H⁺+6e^-═2NH₄⁺； bcd

點評：本題考查了蓋斯定律、化學平衡的有關計算，原電池原理分析，電極反應書寫，根據反應速率、轉化率公式計算NO的反應速率、轉化率，會根據反應方程式計算化學平衡常數(shù)，利用化學平衡常數(shù)與濃度商的關系確定反應方向，化學平衡常數(shù)的有關計算是高考熱點，要熟練掌握，題目難度中等．