Question

1．工業(yè)合成氨與制備硝酸一般可連續(xù)生產(chǎn)，回答下列問(wèn)題：
（1）工業(yè)生產(chǎn)時(shí)，制取氫氣的一個(gè)反應(yīng)為：CO+H₂O（g）?CO₂+H₂．T℃時(shí)，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=1（填計(jì)算結(jié)果）．
（2）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?dú)夂退�，其反�?yīng)機(jī)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：CH₄（g）+2NO₂（g）=CO₂（g）+N₂（g）△H=-867kJ/mol．
（3）氨氣在純氧中燃燒，生成一種單質(zhì)和水．科學(xué)家利用此原理，設(shè)計(jì)成氨氣-氧氣燃料電池，則通入氨氣的電極在堿性條件下發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為2NH₃-6e^-+6OH^-=N₂+6H₂O．

Answer 1

分析 （1）CO+H₂O（g）?CO₂ +H₂，
初始濃度（mol/L）：0.2     0.3       0    0
變化濃度（mol/L）：0.12   0.12     0.12  0.12
平衡濃度（mol/L）：0.08   0.28     0.12  0.12
根據(jù)K=$\frac{c（{H}_{2}）•c（C{O}_{2}）}{c（CO）•c（{H}_{2}O）}$計(jì)算化學(xué)平衡常數(shù)；
（2）①CH₄（g）+4NO₂（g）→4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ•mol^-1
    ②CH₄（g）+4NO（g）→2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160kJ•mol^-1
根據(jù)蓋斯定律（①+②）×$\frac{1}{2}$來(lái)書寫熱化學(xué)方程式；
（3）燃料電池中，燃料做負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)．

解答 解：（1）利用三段式計(jì)算，
                        CO+H₂O（g）?CO₂ +H₂，
初始濃度（mol/L）：0.2     0.3       0    0
變化濃度（mol/L）：0.12   0.12     0.12  0.12
平衡濃度（mol/L）：0.08   0.28     0.12  0.12
化學(xué)平衡常數(shù)K=$\frac{c（{H}_{2}）•c（C{O}_{2}）}{c（CO）•c（{H}_{2}O）}$=$\frac{0.12×0.12}{0.08×0.28}$=1，
故答案為：1；
（2）①CH₄（g）+4NO₂（g）→4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ•mol^-1
    ②CH₄（g）+4NO（g）→2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160kJ•mol^-1
根據(jù)蓋斯定律（①+②）×$\frac{1}{2}$，得：CH₄（g）+2NO₂（g）=CO₂（g）+N₂（g）△H=-867kJ/mol，
故答案為：CH₄（g）+2NO₂（g）=CO₂（g）+N₂（g）△H=-867kJ/mol；
（3）在燃料電池中，燃料做負(fù)極，則通入氨氣的電極是負(fù)極，堿性條件下，該電極發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為2NH₃-6e^-+6OH^-=N₂+6H₂O．
故答案為：2NH₃-6e^-+6OH^-=N₂+6H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查較為綜合，為高考常見(jiàn)題型，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和計(jì)算能力的考查，題目涉及化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算、蓋斯定律的應(yīng)用、原電池電極反應(yīng)的書寫等知識(shí)，中等難度，答題時(shí)注意化學(xué)原理知識(shí)的靈活運(yùn)用．