Question

8．（1）N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-94.4kJ/mol．恒容時，體系中各物質濃度隨時向變化的曲線如圖所示：a．在1L容器中發(fā)生反應，前20min內v（NH₃）=0.050 mol•（L•min）^-1，放出的熱量為47.2 kJ．
b.25min時采取的措施是將NH₃從反應體系中分離出去．c．時段III條件下反應的平衡常數表達式為$\frac{0．{5}^{2}}{0.7{5}^{3}•0.25}$（用圖中數據表示，不計算結果）．

（2）硝酸工業(yè)的基礎是氨的催化氧化，在催化劑的作用下發(fā)生如下反應：
①4NH₂（g）+5O₂（g）+6H₂O（g）△H=-905kJ/mol主反應
②4NH₂（g）+3O₂?2N₂（g）+6HO（g）△H=-1268kJ/mol副反應
a．由反應①②可知反應N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）的反應熱△H=+181.5 kJ/mol
b．反應①在一定條件下能（填“能”或“不能”）自發(fā)反應，理由是△H＜0且是混亂度增大的反應．
（3）依據反應②可以設計成直接供氨式堿性燃料電池如圖所示．則圖中A為負極（填“正極”或“負極”），電極反應方程式為2NH₃-6e^-+6OH^-=N₂+6H₂O．
（4）NH₃與N₂H₄都具有還原性，可以與其他強氧化劑反應，例如在一定條件下，氨可以被雙氧水氧化為游離態(tài)氮，寫出該反應的化學方程式2NH₃+3H₂O₂=N₂+6H₂O．

Answer 1

分析 （1）a、化學反應速率v=$\frac{△c}{△t}$結合圖象代入數據來計算即可；
b、根據圖示，25℃時氨氣的濃度迅速減小，據此回答；
c、根據平衡常數K等于各生成物平衡濃度系數次方的乘積和各反應物平衡濃度系數次方之積的比值來回答；
（2）a、4NH₃（g）+5O₂?4NO（g）+6H₂O（g）；△H=-905kJ/mol①
4NH₃（g）+3O₂（g）?2N₂（g）+6H₂O（g）；△H=-1268kJ/mol②；
依據蓋斯定律①-②得到，2N₂（g）+2O₂（g）=4NO（g），依據熱化學方程式和蓋斯定律計算分析判斷；
b、根據反應是否自發(fā)的判據△H-T△S＜0來判斷反應是否自發(fā)；
（3）由圖可知，A極通入的為氨氣，發(fā)生氧化反應，為負極，氨氣在堿性條件下放電生成氮氣與水；
（4）氨可以被雙氧水氧化為游離態(tài)氮，根據電子守恒和原子守恒書寫配平方程式即可．

解答 解：（1）a．化學反應速率v=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{1.0mol/L}{20min}$=0.050 mol•（L•min）^-1，根據熱化學方程式的意義，生成2mol氨氣放出熱量94.4kJ，所以前20min，生成1mol/L的氨氣，放出的熱量是47.2 kJ，故答案為：0.050 mol•（L•min）^-1；47.2 kJ；
b．據圖示，25℃時氨氣的濃度迅速減小，25min時采取的措施是：將NH₃從反應體系中分離出去，故答案為：將NH₃從反應體系中分離出去；
c．平衡常數K等于各生成物平衡濃度系數次方的乘積和各反應物平衡濃度系數次方之積的比值，反應的平衡常數表達式為K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）•{c}^{3}（{H}_{2}）}$，時段III條件下帶入相應數據，反應的平衡常數表達式為K=$\frac{0．{5}^{2}}{0.7{5}^{3}•0.25}$；故答案為：$\frac{0．{5}^{2}}{0.7{5}^{3}•0.25}$；
（2）a、4NH₃（g）+5O₂?4NO（g）+6H₂O（g）；△H=-905kJ/mol①
4NH₃（g）+3O₂（g）?2N₂（g）+6H₂O（g）；△H=-1268kJ/mol②；
依據蓋斯定律①-②得到，2N₂（g）+2O₂（g）=4NO（g）△H=+363KJ/mol，則氮氣氧化為NO的熱化學方程式為：N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）；△H=+181.5 kJ/mol，故答案為：+181.5 kJ/mol；
 b．反應①4NH₂（g）+5O₂（g）+6H₂O（g）△H=-905kJ/mol，）；△H＜0且是混亂度增大的反應，所以任何條件下，反應都自發(fā)進行，故答案為：能；△H＜0且是混亂度增大的反應；
（3）由圖可知，A極通入的為氨氣，發(fā)生氧化反應，為負極，氨氣在堿性條件下放電生成氮氣與水，電極反應式為：2NH₃-6e^-+6OH^-=N₂+6H₂O，
故答案為：負極；2NH₃-6e^-+6OH^-=N₂+6H₂O；
（4）氨被雙氧水氧化為游離態(tài)氮，每mol氨失3mol電子，H₂O₂得電子生成H₂O，每mol得2mol電子，所以氨分子和過氧化氫分子化學計量數之比為2：3，再據原子守恒書寫化學方程式為：2NH₃+3H₂O₂=N₂+6H₂O，故答案為：2NH₃+3H₂O₂=N₂+6H₂O．

點評 本題考查反應熱的計算、化學平衡條件控制、原電池工作原理等，題目較為綜合，難度不大．