Question

氮是地球上含量豐富的一種元素，氮及其化合物在工農業(yè)生產、生活中有著重要作用。
（1）在固定容積的密閉容器中，進行如下化學反應：N₂（g）+3H₂（g） 2NH₃（g） △H=—92．4kJ/mol，
其平衡常數K與溫度T的關系如下表：

T/K	298	398	498
平衡常數K	4.1×106	K1	K2

 
試判斷K₁       K₂（填寫“>” “ =”或“<”）。
（2）用2mol N₂和3mol H₂合成氨，三容器的反應溫度分別為T₁、T₂、T₃且恒定不變，在其它條件相同的情況下，實驗測得反應均進行到t min時N₂的質量分數如圖所示，此時甲、乙、丙三個容器中一定達到化學平衡狀態(tài)的是        ，都達到平衡狀態(tài)時，N₂轉化率最低的是   。

（3）NH₃與CO₂在120^oC，催化劑作用下可以合成反應生成尿素：CO₂ +2NH₃（NH₂）₂CO +H₂O
在密閉反應容器中，混合氣體中NH₃的含量變化關系如圖所示

（該條件下尿素為固體）。則A點的正反應/速率（CO₂）      B點的逆反應速率（CO₂）（填寫“>”“=”或“<”），NH₃的平衡轉化率為____         ；
（4）已知下列熱化學方程式：
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（1）   △H = -571．6kJ/mol
N₂（g）+O₂（g）2NO（g）    △H =+180kJ/mol
請寫出用NH₃還原NO的熱化學方程式_                 ；
（5）氨氣在純氧中燃燒，生成一種單質和水，試寫出該反應的化學方程式____     �？茖W家利用此原理，設計成氨氣－氧氣燃料電池，則通人氨氣的電極是        （填“正極”或“負極”），在堿性條件下，通人氨氣的電極發(fā)生的電極反應式為                                  。

Answer 1

(1)  >;
(2)丙 丙
（3）> 75%
(4) 6NO(g)+4NH₃(g)=5N₂(g)+6H₂O(l)  ΔH=-2070KJ/mol
(5)4NH₃+5O₂4N₂+6H₂O  負  2NH₃+ 6e^-+6OH^-= N₂+6H₂O

解析試題分析：(1)由該反應的熱化學方程式N₂（g）+3H₂（g）2NH₃（g） △H=—92.4kJ/mol可以看出：該反應的正反應為氣體體積減小的放熱反應。根據平衡移動原理：升高溫度，化學平衡向吸熱反應方向移動。即向逆反應方向移動。而化學平衡常數是可逆反應達到平衡狀態(tài)時各生成物的濃度的冪指數的乘積與各反應物濃度冪指數乘積的比。升高溫度，平衡向逆反應方向移動，化學平衡常數減小。所以K₁>K₂。（2）該反應是從正反應方向開始的，所以隨著反應的進行，N₂的濃度逐漸減小，其含量也在不斷降低，當反應達到平衡時達到最小值。此后，隨著反應溫度的升高，化學平衡逆向移動，N₂的濃度逐漸增大，其含量也在不斷增多。由于T₃比T₂時多，說明T₃的狀態(tài)丙是已經達到平衡狀態(tài)的，T₂時是否達到平衡狀態(tài)不能確定。若三者都達到平衡狀態(tài)。由于溫度T₁< T₂<T₃。升高溫度，化學平衡向逆反應方向移動，N₂的轉化率降低。所以在都達到平衡狀態(tài)時，N₂轉化率最低的是丙。（3）反應從正反應方向開始，由于在B點后達到了平衡狀態(tài)，而A點還沒有達到平衡狀態(tài)，所以A點的正反應/速率（CO₂）>B點的逆反應速率（CO₂）。在反應開始時，假設CO₂與NH₃的物質的量均為1mol.在反應過程中CO₂消耗的物質的量為x,則NH₃消耗量為2x,產生的水蒸氣的物質的量為x,平衡時這三種氣體的物質的量為(1-x)mol;(1-2x)mol; xmol.因為在平衡時NH₃的含量為20%.所以；解得。所以NH₃平衡轉化率為×100%=75%。給三個方程式進行編號。①N₂（g）+3H₂（g） 2NH₃（g） △H=—92．4kJ/mol，②2H₂（g）+O₂（g）   2H₂O（1）   △H = -571．6kJ/mol； ③N₂（g）+O₂（g） 2NO（g）△H =+180kJ/mol。②×3-①×2-③×3.整理可得：6NO(g)+4NH₃(g)=5N₂(g)+6H₂O(l) ΔH=-2070KJ/mol。（5）氨氣在純氧中燃燒，生成一種單質和水，試寫出該反應的化學方程式4NH₃+5O₂4N₂+6H₂O。在燃料電池中，通入燃料的電極為負極，通入氧氣的電極為正極。在堿性條件下，通人氨氣的電極發(fā)生的電極反應式為2NH₃+ 6e^-+6OH^-= N₂+6H₂O。通入O₂的電極反應式為O₂+4e-+2H₂O=4OH^-。
考點：考查化學平衡狀態(tài)的判斷、原料的轉化率的計算、化學方程式、熱化學方程式的書寫、原電池反應原理的知識。