Question

氨氣是重要的化工原料

（1）已知： N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）   △H= +180.5kJ·mol^-1

4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（g）   △H= -905kJ·mol^-1

2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）    △H= -483.6kJ·mol^-1

寫出氨氣在高溫高壓催化劑條件下生成氮氣和氫氣的熱化學(xué)方程式：                   ；如果在1L密閉容器中，3mol NH₃ 在等溫條件下充分反應(yīng)，2min后達(dá)到平衡，平衡時的反應(yīng)熱為92.4kJ ，則在這段時間內(nèi)v(H₂)=          ；保持溫度不變，將起始NH₃的物質(zhì)的量調(diào)整為8mol，平衡時NH₃的轉(zhuǎn)化率為                 。

（2）氨氣在純氧中燃燒，生成一種單質(zhì)和水，試寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：              ，

科學(xué)家利用此原理，設(shè)計成氨氣一氧氣燃料電池，則通入氨氣的電極是           （填“正極”或“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                          。

（3）一定條件下，某密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：4NH₃（g）+5O₂（g） 4NO（g）+6H₂O（g）。在一定體積的密閉容器中，為使該反應(yīng)的反應(yīng)速率增大，且平衡向正反應(yīng)方向移動，下列措施中可采用的是     （填字母代號）。

a．增大壓強(qiáng)    b．適當(dāng)升高溫度    c．增大O₂的濃度    d．選擇高效催化劑

（4）如果某氨水的電離程度為1%，濃度為0.01 mol/LMgCl₂溶液滴加氨水至開始產(chǎn)生沉淀時(不考慮溶液體積變化)，溶液中的NH₃·H₂O的濃度為        {已知Ksp[Mg(OH)₂]=4.0×10^-12]}

Answer 1

【知識點】蓋斯定律應(yīng)用  原電池原理  影響化學(xué)平衡因素  F2  F3  G2

【答案解析】（1）2NH₃（g） N₂（g）+ 3H₂（g） ΔH ＝ +92.4 kJ · mol^-1  ；（2分）1.5mol.L^-1.min^-1       50%（3分）

（2）4NH₃+3O₂2N₂+6H₂O， （2分）負(fù)極（1分）2NH₃+6OH^-6e^—= N₂+6H₂O （2分）

（3）C（2分）   （4）0.002 mol/L（2分）

  解析：（1）①  N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）   △H= +180.5kJ·mol^-1

②  4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（g）   △H= -905kJ·mol^-1

③  2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）    △H= -483.6kJ·mol^-1

利用蓋斯定律：②×1/2-①-③×3/2得：2NH₃（g） N₂（g）+ 3H₂（g） ΔH ＝ +92.4 kJ · mol^-1  ；在1L密閉容器中，3mol NH₃ 在等溫條件下充分反應(yīng)，2min后達(dá)到平衡，平衡時的反應(yīng)熱為92.4kJ ，說明有2摩爾NH₃發(fā)生分解，得H₂3摩爾，則在這段時間內(nèi)v(H₂)=3mol/L÷2min=1.5mol.L^-1.min^-1  

如果在1L密閉容器中，3mol NH₃ 在等溫條件下充分反應(yīng)，平衡時的反應(yīng)熱為92.4kJ，說明反應(yīng)的氨氣為2mol，
              2NH₃（g）⇌N₂（g）+3H₂（g）△H=+92.4 kJ•mol^-1；
起始量（mol）   3        0        0
變化量（mol）   2         1       3
平衡量（mol）   1         1       3
K=

保持溫度不變，平衡常數(shù)不變，將起始NH₃的物質(zhì)的量調(diào)整為8mol，設(shè)轉(zhuǎn)化的氨氣物質(zhì)的量為x
             2NH₃（g）⇌N₂（g）+3H₂（g）△H=+92.4 kJ•mol^-1；
起始量（mol） 8         0        0
變化量（mol） x         0.5x     1.5x
平衡量（mol） 8-x       0.5x     1.5x 

K=,解得x=4

平衡時氨氣的轉(zhuǎn)化率:=50%

（2）氨氣在純氧中燃燒，生成一種單質(zhì)和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式：4NH₃+3O₂2N₂+6H₂O，燃料在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，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+6OH^--6e^-=N₂+6H₂O，
（3）4NH₃（g）+5O₂（g）⇌4NO（g）+6H₂O（g）．在一定體積的密閉容器中，為使該反應(yīng)的反應(yīng)速率增大，且平衡向正反應(yīng)方向移動，
a．反應(yīng)是氣體體積增大的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，反應(yīng)速率增大，平衡逆向進(jìn)行，故a不符合；
b．反應(yīng)是放熱反應(yīng)，適當(dāng)升高溫度，反應(yīng)速率增大，平衡逆向進(jìn)行，故b不符合；
c．增大O₂的濃度，平衡正向進(jìn)行，反應(yīng)速率增大，故c符合；
d．選擇高效催化劑只能改變化學(xué)反應(yīng)速率，但不改變化學(xué)平衡，故d不符合；
故答案為：c；
（4）Ksp=c（Mg²⁺）×c²（OH^-）=4.0×10^-12 ，c（Mg²⁺）=0.01mol/L，則c（OH^-）=2×10^-5mol/L，所以氨水的濃度:

【思路點撥】本題考查了熱化學(xué)方程式和蓋斯定律應(yīng)用，原電池原理和電極反應(yīng)書寫應(yīng)用，影響化學(xué)平衡因素分析判斷，弱電解質(zhì)和溶度積常數(shù)的計算理解。