Question

工業(yè)合成氨與制備硝酸一般可連續(xù)生產(chǎn)，流程如圖所示：

（1）工業(yè)生產(chǎn)時(shí)，制取氫氣的一個(gè)反應(yīng)為：CO+H2O(g)CO2+H2

T℃時(shí)，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(jì)算結(jié)果）。

（2）合成塔中發(fā)生反應(yīng)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)；△H<0。下表為不同溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)。由此可推知，表中T1____573K（填“>”、“<”或“=”）。

T/℃	T1	300	T2
K	1.00×107	2.45×105	1.88×103

（3）N2和H2以鐵作催化劑從145℃就開始反應(yīng)，不同溫度下NH3的產(chǎn)率如圖所示。溫度高于900℃時(shí)，NH3產(chǎn)率下降的原因是

（4）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?dú)夂退�，其反�?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：                

（5）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(jì)成氨氣-氧氣燃料電池，則通入氨氣的電極堿性條件下發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為

                                                        。

Answer 1

【知識(shí)點(diǎn)】化學(xué)平衡G2G3G5F3F2

【答案解析】（1）1（2分）；  (2)< （2分）

(3)溫度高于時(shí)，平衡向左移動(dòng)（2分）
(4)  （2分）

(5) 分）

解析：⑴解：①CO+H2O（g）CO2 +H2
          初始：0.2   0.3            0    0
          變化：0.12  0.12         0.12   0.12
          平衡：0.08  0.18         0.12    0.12，則K==1。

⑵對(duì)于放熱反應(yīng)，升高溫度，則化學(xué)平衡逆向移動(dòng)，導(dǎo)致平衡常數(shù)減小，所以T1＜573K。

⑶對(duì)于放熱反應(yīng)，升高溫度，則化學(xué)平衡逆向移動(dòng)，所以氨氣的產(chǎn)率減小。

⑷根據(jù)蓋斯定律兩式相加除以2得CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H= -867kJ·mol-1

⑸根據(jù)題意通入氨氣的電極是負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)生成氮?dú)夂退�，�?/p>

2NH3-6e-+6OH-=N2+H2O

【思路點(diǎn)撥】蓋斯定律的應(yīng)用：找出目標(biāo)反應(yīng)的物質(zhì)在所給反應(yīng)中是在反應(yīng)物還是在生成物中，然后可像數(shù)學(xué)運(yùn)算一樣采取加減乘除的方法求解目標(biāo)反應(yīng)方程式，如本題的目標(biāo)反應(yīng)的CH4、NO2在第一個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)物中，因此兩式相加。