Question

氮是地球上含量豐富的一種元素，氮及其化合物在工農業(yè)生產、生活中有著重要作用。

（1）在固定容積的密閉容器中，進行如下化學反應：N2（g）+3H2（g） 2NH3（g）? △H=—92．4kJ/mol，

其平衡常數(shù)K與溫度T的關系如下表：

T/K	298	398	498
平衡常數(shù)K	4.1×106	K1	K2

 

試判斷K1??????? K2（填寫“>” “ =”或“<”）。

（2）用2mol N2和3mol H2合成氨，三容器的反應溫度分別為T1、T2、T3且恒定不變，在其它條件相同的情況下，實驗測得反應均進行到t min時N2的質量分數(shù)如圖所示，此時甲、乙、丙三個容器中一定達到化學平衡狀態(tài)的是???????? ，都達到平衡狀態(tài)時，N2轉化率最低的是??? 。

（3）NH3與CO2在120oC，催化劑作用下可以合成反應生成尿素：CO2 +2NH3 （NH2）2CO +H2O

在密閉反應容器中，混合氣體中NH3的含量變化關系如圖所示

（該條件下尿素為固體）。則A點的正反應/速率（CO2）?????? B點的逆反應速率（CO2）（填寫“>”“=”或“<”），NH3的平衡轉化率為____????????? ；

（4）已知下列熱化學方程式：

2H2（g）+O2（g）=2H2O（1） ?? △H = -571．6kJ/mol

N2（g）+O2（g） 2NO（g）???? △H =+180kJ/mol

請寫出用NH3還原NO的熱化學方程式_????????????????? ；

（5）氨氣在純氧中燃燒，生成一種單質和水，試寫出該反應的化學方程式____????? �？茖W家利用此原理，設計成氨氣－氧氣燃料電池，則通人氨氣的電極是???????? （填“正極”或“負極”），在堿性條件下，通人氨氣的電極發(fā)生的電極反應式為?????????????????????????????????? 。

 

Answer 1

【答案】

(1)? >;

(2)丙? 丙

（3）> 75%

(4) 6NO(g)+4NH3(g)=5N2(g)+6H2O(l)? ΔH=-2070KJ/mol

(5)4NH3+5O24N2+6H2O?? 負? 2NH3+ 6e-+6OH-= N2+6H2O

【解析】

試題分析：(1)由該反應的熱化學方程式N2（g）+3H2（g）2NH3（g）? △H=—92.4kJ/mol可以看出：該反應的正反應為氣體體積減小的放熱反應。根據(jù)平衡移動原理：升高溫度，化學平衡向吸熱反應方向移動。即向逆反應方向移動。而化學平衡常數(shù)是可逆反應達到平衡狀態(tài)時各生成物的濃度的冪指數(shù)的乘積與各反應物濃度冪指數(shù)乘積的比。升高溫度，平衡向逆反應方向移動，化學平衡常數(shù)減小。所以K1>K2。（2）該反應是從正反應方向開始的，所以隨著反應的進行，N2的濃度逐漸減小，其含量也在不斷降低，當反應達到平衡時達到最小值。此后，隨著反應溫度的升高，化學平衡逆向移動，N2的濃度逐漸增大，其含量也在不斷增多。由于T3比T2時多，說明T3的狀態(tài)丙是已經(jīng)達到平衡狀態(tài)的，T2時是否達到平衡狀態(tài)不能確定。若三者都達到平衡狀態(tài)。由于溫度T1< T2<T3。升高溫度，化學平衡向逆反應方向移動，N2的轉化率降低。所以在都達到平衡狀態(tài)時，N2轉化率最低的是丙。（3）反應從正反應方向開始，由于在B點后達到了平衡狀態(tài)，而A點還沒有達到平衡狀態(tài)，所以A點的正反應/速率（CO2）>B點的逆反應速率（CO2）。在反應開始時，假設CO2 與NH3的物質的量均為1mol.在反應過程中CO2 消耗的物質的量為x,則NH3消耗量為2x,產生的水蒸氣的物質的量為x,平衡時這三種氣體的物質的量為(1-x)mol;(1-2x)mol; xmol.因為在平衡時NH3的含量為20%.所以；解得。所以NH3平衡轉化率為×100%=75%。給三個方程式進行編號。①N2（g）+3H2（g） 2NH3（g） △H=—92．4kJ/mol，② 2H2（g）+O2（g）??? 2H2O（1）??? △H = -571．6kJ/mol； ③N2（g）+O2（g） 2NO（g）△H =+180kJ/mol。②×3-①×2-③×3.整理可得：6NO(g)+4NH3(g)=5N2(g)+6H2O(l)? ΔH=-2070KJ/mol。（5）氨氣在純氧中燃燒，生成一種單質和水，試寫出該反應的化學方程式4NH3+5O24N2+6H2O。在燃料電池中，通入燃料的電極為負極，通入氧氣的電極為正極。在堿性條件下，通人氨氣的電極發(fā)生的電極反應式為2NH3+ 6e-+6OH-= N2+6H2O。通入O2的電極反應式為O2+4e-+2H2O=4OH-。

考點：考查化學平衡狀態(tài)的判斷、原料的轉化率的計算、化學方程式、熱化學方程式的書寫、原電池反應原理的知識。