Question

（1）氫氣是一種新型的綠色能源，又是一種重要的化工原料．氫氣燃燒熱值高．實驗測得，在常溫常壓下，1gH₂完全燃燒生成液態(tài)水，放出 142.9kJ 熱量．則能表示H₂標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱的熱化學(xué)方程式為

 

．
（2）燃料電池能量轉(zhuǎn)化率高，具有廣闊的發(fā)展前景．現(xiàn)用甲烷燃料電池進(jìn)行如圖所示實驗：①該甲烷燃料電池中，負(fù)極的電極反應(yīng)式為

 

．
②如圖1裝置中，某一銅電極的質(zhì)量減輕 6.4g，則 a 極上消耗的O₂在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為

 

 L．
（3）氫氣是合成氨的重要原料，合成氨反應(yīng)的化學(xué)方程式如下：N₂+3H₂?2NH₃，△H＜0
①當(dāng)合成氨反應(yīng)達(dá)到平衡后，改變某一外界條件（不改變N₂、H₂和NH₃的量），反應(yīng)速率與時間的關(guān)系如圖2所示．圖中t₃ 時引起平衡移動的條件可能是

 

其中表示平衡混合物中NH₃的含量最高的一段時間是

 

．
②溫度為T℃時，將2amolH₂和amolN₂放入0.5L密閉容器中，充分反應(yīng)后測得N₂的轉(zhuǎn)化率為50%．則反應(yīng)的平衡常數(shù)為

 

③現(xiàn)以a mol NH₃和足量空氣為原料制取NH₄NO₃，經(jīng)過一系列轉(zhuǎn)化反應(yīng)后，向反應(yīng)混合物中加入bg水，得到密度為ρg/mL的溶液，計算該溶液中NH₄NO₃物質(zhì)的量濃度的最大值．

Answer 1

考點：原電池和電解池的工作原理,物質(zhì)的量濃度的相關(guān)計算,熱化學(xué)方程式,用化學(xué)平衡常數(shù)進(jìn)行計算,化學(xué)平衡的影響因素

專題：

分析：（1）燃燒熱是1mol可燃物完全燃燒生成溫度氧化物時放出的熱量以及物質(zhì)的量與能量成正比；
（2）①堿性甲烷燃料電池中，負(fù)極上甲烷失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成碳酸根；
②根據(jù)轉(zhuǎn)移電子相等進(jìn)行計算；
（3）①根據(jù)圖象分析影響平衡的因素，主要是反應(yīng)進(jìn)行方向和速率的變化特征分析；
②化學(xué)平衡常數(shù)等于生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比，結(jié)合三行式進(jìn)行計算；
③依據(jù)題意，最大程度的生成硝酸銨，結(jié)合方程式求出氨氣催化氧化的物質(zhì)的量，計算出生成硝酸銨的物質(zhì)的量濃度．

解答： 解：（1）在298K、101kPa時，2g 即1molH₂完全燃燒生成液態(tài)水，放出285.8kJ熱量，則表示氫氣燃燒熱的熱化學(xué)方程式為：H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8kJ/mol，
故答案為：H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8kJ/mol；
（2）①堿性甲烷燃料電池中，負(fù)極上甲烷失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成碳酸根，電極反應(yīng)式為CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O，故答案為：CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O；
②串聯(lián)電路中轉(zhuǎn)移電子相等，消耗氧氣的體積=

6.4 64 ×2

4

×22.4=1.12L，故答案為：1.12；
（3）N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol；反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)前后氣體體積減小，
①由反應(yīng)速率與時間的關(guān)系圖象可知，t₁時正逆反應(yīng)速率都增大，平衡正向移動，引起平衡移動的條件可能是增大壓強；t₃時刻正逆反應(yīng)速率均迅速增大，但是平衡逆向進(jìn)行，所以氨氣的百分含量是減小的，即表示平衡混合物中NH₃的含量最高的一段時間是t₂-t₃，
故答案為：增大壓強；t₂-t₃；
②N₂（g）+3H₂（g）?2NH₂（g）
開始  2amol/L 4amol/L   0
反應(yīng)  amol/L  3amol/L  2amol/L
平衡  amol/L  amol/L  2amol/L
所以化學(xué)平衡常數(shù)K=

(2amol/L) 2

(amol/L)?(amol/L)3

=

4

a2

（L/mol）²，
故答案為：

4

a2

；
③設(shè)a mol NH₃中有x mol用于生產(chǎn)硝酸，其余（a-x） mol NH₃跟生成的硝酸恰好完全反應(yīng)生成NH₄NO₃，
由4NH₃+5O₂═4NO+6H₂O，4NO+3O₂+2H₂O═4HNO₃則
 NH₃～NO～HNO₃                       NH₃ +HNO₃ ═NH₄NO₃
x mol    x mol   x mol          （a-x）mol       x mol    
依題意，最大程度制取NH₄NO₃，則應(yīng)該滿足（a-x）=x，
解得x=

a

2

，
所以硝酸的物質(zhì)的量濃度是：c（NH₄NO₃）═

n

V

=

n(硝酸銨)

m(硝酸銨)+m(水) ρ ×10 -3

=

a 2

a 2 ×80+b ρ ×10 -3

=

500aρ

40a+b

mol/L，
答：硝酸銨的物質(zhì)的量濃度

500aρ

40a+b

mol/L．

點評：本題是一道化學(xué)和工業(yè)生成相結(jié)合的題目，涉及到氧化還原反應(yīng)、方程式的書寫、化學(xué)平衡移動、電解原理，根據(jù)方程式的計算等，考查學(xué)生分析和解決問題的能力，難度中等．