Question

工業(yè)合成氨與制備硝酸一般可連續(xù)生產(chǎn)，回答下列問題：
（1）工業(yè)生產(chǎn)時，制取氫氣的一個反應(yīng)為：CO+H₂O（g）?CO₂+H₂．T℃時，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=

 

（填計算結(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氣和水，其反應(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：

 

．
（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

 

．

Answer 1

考點：化學(xué)平衡的計算,用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計算,電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,化學(xué)平衡專題,電化學(xué)專題

分析：（1）根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式結(jié)合三段式計算化學(xué)平衡常數(shù)；
（2）根據(jù)蓋斯定律來書寫熱化學(xué)方程式；
（3）燃料電池中，燃料做負(fù)極．

解答： 解：（1）利用三段式計算，
                    C0+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=

c(H2)?c(CO2)

c(CO)?c(H2O)

=

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）×

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．

點評：本題主要考查了化學(xué)平衡常數(shù)的計算、蓋斯定律的應(yīng)用、原電池電極反應(yīng)的書寫等知識，中等難度，答題時注意化學(xué)原理知識的靈活運用．