Question

【題目】碳、氮、氧、鋁都為重要的短周期元素，其單質(zhì)及化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活中有著重要作用。請回答下列問題：

（1）在密閉容器內(nèi)（反應(yīng)過程保持體積不變），使1 mol N2和3 mol H2混合發(fā)生下列反應(yīng)：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=92.4 kJ·mol1。當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，N2和H2的濃度之比是__________；當(dāng)升高平衡體系的溫度，則混合氣體的平均式量________（填“增大”“減小”或“不變”）；當(dāng)達(dá)到平衡時(shí)，再向容器內(nèi)充入1 mol N2，H2的轉(zhuǎn)化率__________（填“提高”“降低”或“不變”）；當(dāng)達(dá)到平衡時(shí)，將c(N2)、c(H2)、c(NH3)同時(shí)增大1倍，平衡__________移動（填“正向”“逆向”或“不”）。

（2）由題干所述元素中的三種組成的某種強(qiáng)酸弱堿鹽的化學(xué)式為__________，其溶于水能________水的電離（填“促進(jìn)”或“抑制”），且使溶液的pH________（填“升高”“降低”或“不變”），原因是____________________________（用離子方程式表示）。

（3）空氣是硝酸工業(yè)生產(chǎn)的重要原料，氨催化氧化是硝酸工業(yè)的基礎(chǔ)，氨氣在鐵觸媒作用下只發(fā)生主反應(yīng)①和副反應(yīng)②：

4NH3(g)+5O24NO(g)+6H2O(g) ΔH=905 kJ·mol1 ①

4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g) ΔH=1268 kJ·mol1 ②

①氮?dú)馀c氧氣反應(yīng)生成NO的熱化學(xué)方程式為__________________________。

②在氧化爐中催化氧化時(shí)，有關(guān)物質(zhì)的產(chǎn)率與溫度的關(guān)系如圖。下列說法中正確的是____________。

A．工業(yè)上氨催化氧化生成NO時(shí)，最佳溫度應(yīng)控制在780～840 ℃之間

B．工業(yè)上采用物料比在1.7～2.0，主要是為了提高反應(yīng)速率

C．加壓可提高NH3生成NO的轉(zhuǎn)化率

D．由圖可知，溫度高于900 ℃時(shí)，生成N2的副反應(yīng)增多，故NO產(chǎn)率降低

（4）M是重要的有機(jī)化工原料，其分子與H2O2含有相同的電子數(shù)，將1 mol M在氧氣中完全燃燒，只生成1 mol CO2和2 mol H2O，則M的化學(xué)式為__________。某種燃料電池采用鉑作為電極催化劑，以KOH溶液為電解質(zhì)，以M為燃料，以空氣為氧化劑。若該電池工作時(shí)消耗1 mol M，則電路中通過__________mol電子。

Answer 1

【答案】（1）1∶3 減小 提高 正向

（2）Al(NO3)3 促進(jìn) 降低 Al3++3H2OAl(OH)3+3H+

（3）①N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH=+181.5 kJ·mol1 ②AD

（4）CH3OH 6

【解析】（1）合成氨反應(yīng)是體積減小的放熱反應(yīng)，充入的N2和H2的物質(zhì)的量比與二者反應(yīng)的物質(zhì)的量均為1∶3，所以當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，剩余的N2和H2的濃度之比仍是1∶3；升溫使平衡逆向移動，則混合氣體分子總數(shù)增多，但總質(zhì)量不變，使平均式量減小；當(dāng)達(dá)到平衡時(shí)，再向容器內(nèi)充入1 mol N2，平衡正向移動，使H2的轉(zhuǎn)化率提高；當(dāng)達(dá)到平衡時(shí)，c(N2)、c(H2)、c(NH3)同時(shí)增大1倍，相當(dāng)于壓縮容器體積，平衡向氣體體積減小的正向移動。

（2）只有氮、氧和鋁三種元素能組成強(qiáng)酸弱堿鹽，即Al(NO3)3，因其溶于水電離的Al3+水解，而促進(jìn)水的電離，并使c(H+)增大，溶液的pH降低。

（3）①根據(jù)蓋斯定律，可得氮?dú)馀c氧氣反應(yīng)生成NO的熱化學(xué)方程式為N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH=+181.5 kJ·mol1。②A、從圖象可以看出，反應(yīng)溫度在780～840 ℃，NO的產(chǎn)率最大，故A正確；B、工業(yè)上采用物料比在1.7～2.0，主要是為了提高氨氣的利用率，故B錯(cuò)誤；C、在4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)反應(yīng)中，反應(yīng)物的化學(xué)計(jì)量數(shù)之和小于生成物的化學(xué)計(jì)量數(shù)之和，增大壓強(qiáng)，平衡向逆反應(yīng)方向移動，NH3的轉(zhuǎn)化率降低，故C錯(cuò)誤；由圖可知，溫度高于900℃時(shí)，4NH3(g) + 3O2(g)2N2(g) + 6H2O(g)，生成N2的副反應(yīng)增多，故NO產(chǎn)率降低，D正確。

（4）H2O2分子內(nèi)有18個(gè)電子。由1 mol M在氧氣中完全燃燒生成1 mol CO2和2 mol H2O得出M的化學(xué)式為CH3OH。在甲醇燃料電池的反應(yīng)中，負(fù)極反應(yīng)式為CH3OH +8OH 6e+6H2O，則消耗1 mol CH3OH，轉(zhuǎn)移電子6 mol。