Question

7．已知有關(guān)熱化學(xué)方程式為：①4NH₃（g）+5O_2（g）4NO（g）+6H₂O（g）△H=-905kJ/mol；②3H₂（g）+N₂（g）2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol；③2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-483.6kJ/mol；④N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=QkJ/mol；反應(yīng)①中有關(guān)化學(xué)鍵的鍵能（kJ/mol）如下：H-O：463，H-N：391，O=O：497
（1）①Q(mào)=+180.5．
②NO中的化學(xué)鍵鍵能為631.5kJ/mol．
（2）向某密閉容器中充入amolNH₃、bmolO₂后，測得反應(yīng)體系中某種量值X與壓強P、溫度T之間的變化如圖1所示，圖2表示溫度為T₂時，當(dāng)容器為1L恒容密閉容器時，容器中NH₃的平衡轉(zhuǎn)化率與反應(yīng)開始時兩種反應(yīng)物的投料之比（用M表示）的關(guān)系．
①若X表示NH₃的百分含量，則T₂＞T₁（填＞、＜、無法確定）；d、e兩點的正反應(yīng)的平衡常數(shù)K（d）＜K（e）．
②X還可以表示a．
a．混合氣體的平均摩爾質(zhì)量b．NO的產(chǎn)率c．△H值
③M=b：a（用含a、b的式子表示，后同），若M₁=1.25，則此時O₂的轉(zhuǎn)化率為60%．
（3）有科學(xué)家電解原理獲得高產(chǎn)率的合成氨，則陰極上的電極反應(yīng)式為（已知電解質(zhì)能傳遞H⁺）N₂+6e^-+6H⁺=2NH₃．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)反應(yīng)熱=反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能計算；根據(jù)蓋斯定律計算Q；
（2）①若X表示NH₃的百分含量，壓強一定溫度越高平衡逆向進(jìn)行，氨氣含量減�。�
②壓強越大平衡逆向進(jìn)行，X可以表示混合氣體的平均摩爾質(zhì)量、氨氣含量等；
③圖2表示溫度為T₂時，當(dāng)容器為1L恒容密閉容器時，容器中NH₃的平衡轉(zhuǎn)化率與反應(yīng)開始時兩種反應(yīng)物的投料之比（用M表示）的關(guān)系，此點的轉(zhuǎn)化率為60%，氨氣轉(zhuǎn)化率隨反應(yīng)開始時兩種反應(yīng)物的投料之比M增大而增大，說明M=b：a，
                       4NH₃（g）+5O_2（g）=4NO（g）+6H₂O（g）
起始量（mol）   a                 b            0                0
變化量（mol）  0.6a        0.75a           0.6a             0.9a
平衡量（mol） a-0.6a        b-0.75a      0.6a              0.9a
據(jù)此計算氧氣轉(zhuǎn)化率；
（3）陰極發(fā)生還原反應(yīng)，氮氣在陰極上放電，與氫離子結(jié)合生成氨氣；

解答 解：（1）已知：①4NH₃（g）+5O₂ （g）?4NO（g）+6H₂O（g）△H=-905KJ/mol
②N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol
③2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）；△H=-483.6kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律（①+2×②-3×③）÷2可得④N₂ （g）+O₂ （g）═2NO （g）△H=+180.5KJ/mol，
設(shè)NO中的化學(xué)鍵鍵能為x，反應(yīng)①4NH₃（g）+5O₂ （g）?4NO（g）+6H₂O（g）△H=12×391+5×497-4x-12×463=-905，解得x=631.5；
故答案為：+180.5；631.5；
（2）①4NH₃（g）+5O_2（g）4NO（g）+6H₂O（g）△H=-905kJ/mol；反應(yīng)為放熱反應(yīng)，若X表示NH₃的百分含量，壓強一定，溫度越高平衡逆向進(jìn)行，氨氣含量越少，則T₁＞T₂，溫度越高平衡常數(shù)越小，d、e兩點的正反應(yīng)的平衡常數(shù)K（d）＜K（e），
故答案為：＞；＜；
②壓強越大平衡逆向進(jìn)行，
a．反應(yīng)前后氣體質(zhì)量不變，壓強增大平衡逆向進(jìn)行，氣體物質(zhì)的量減小，則混合氣體的平均摩爾質(zhì)量隨壓強增大而增大，故a正確；
b．壓強增大平衡逆向進(jìn)行，NO的產(chǎn)率減小，故b錯誤；
c．△H值不隨壓強變化，故c錯誤；
故答案為：a；
③向某密閉容器中充入amolNH₃、bmolO₂后，容器中NH₃的平衡轉(zhuǎn)化率與反應(yīng)開始時兩種反應(yīng)物的投料之比（用M表示）的關(guān)系，此點的轉(zhuǎn)化率為60%，氨氣轉(zhuǎn)化率隨反應(yīng)開始時兩種反應(yīng)物的投料之比M增大而增大，說明M=b：a，
                      4NH₃（g）+5O_2（g）=4NO（g）+6H₂O（g）
起始量（mol） a                  b                 0                 0
變化量（mol） 0.6a             0.75a           0.6a             0.9a
平衡量（mol） a-0.6a           b-0.75a       0.6a            0.9a
若M₁=1.25，則此時O₂的轉(zhuǎn)化率=$\frac{0.75a}$×100%=$\frac{0.75}{1.25}$×100%=60%，
故答案為：b：a；60；
（3）陰極發(fā)生還原反應(yīng)，氮氣在陰極上放電，與氫離子結(jié)合生成氨氣，電極反應(yīng)式為N₂+6e^-+6H⁺=2NH₃，
故答案為：N₂+6e^-+6H⁺=2NH₃；

點評 本題考查了蓋斯定律、反應(yīng)熱與鍵能的關(guān)系、影響化學(xué)平衡的因素以及有關(guān)化學(xué)平衡的計算、原電池原理，注重對學(xué)生基礎(chǔ)的考查，題目難度中等，注意圖象曲線變化分析、平衡常數(shù)影響因素、化學(xué)平衡移動原理的應(yīng)用等．