Question

利用N₂和H₂可以實驗NH₃的工業(yè)合成，而氨又可以進一步制備硝酸，在工業(yè)上一般可進行連續(xù)生產(chǎn)．請冋答下列問題：
（1）巳知：
N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ/mol N₂（g）+3H₂（g）_? 2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-483.6kJ/mol
則氨氣經(jīng)催化氧化完全生成一氧化氮氣體和水蒸氣的熱化學方程式為

 

．
（2）某科研小組研究在．恒溫、恒容（容器容積為2L）下反應_：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）的變化．初始條件n（H₂）=3mol、n（N₂）=1mol，反應達到平衡時H₂的轉化率為60%，NH₃出的體積分數(shù)為X%．
①此條件下反應的平衡常數(shù)K=

 

②若初始條件為n（NH₃）=2mol，反應達到平衡時NH₃的轉化率為

 

．
③若初始條件n（H₂）=6mol、n（N₂）=2mol，反應達到平衡時NH₃的體積分數(shù)

 

X%（填“＞、＜、或=），若此吋移走0.5molNH₃，再次達到平衡時NH₃的體積分數(shù)

 

X% （填“＞、＜、或=’）．
（3）現(xiàn)有以NO₂、O₂、N₂O₃、熔融鹽NaNO₃組成的燃料電池，裝置如圖．石墨I是電池的

 

極，石墨II的電極反應式為

 

．

Answer 1

考點：用蓋斯定律進行有關反應熱的計算,常見化學電源的種類及其工作原理,化學平衡常數(shù)的含義,化學平衡的計算

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）根據(jù)蓋斯定律，由已知熱化學方程式通過相互加減等，得到所求熱化學方程式；
（2）①在化學平衡常數(shù)的表達式中，只列入氣態(tài)物質(zhì)和溶液；
②利用三段式法求解．
③根據(jù)平衡移動原理，恒溫、恒容容器中，濃度對化學平衡移動的影響解答，增大反應物的濃度，平衡正向移動，反應物轉化率增大；
（3）根據(jù)正極發(fā)生還原反應，負極發(fā)生氧化反應來判斷，氧氣發(fā)生還原反應Ⅱ是正極，故Ⅰ是負極；書寫電極反應式時注意電解質(zhì)成分，若為熔融物，則應在電極上生成相應離子電極Ⅱ通入的是O₂、N₂O₅，O₂發(fā)生還原反應，N₂O₅價態(tài)不變，又電解質(zhì)是熔融鹽NaNO₃，應生成NO₃^-，據(jù)此分析．

解答： 解：（1）①N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ/mol
②N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol
③2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-483.6kJ/mol
據(jù)蓋斯定律，①×2-②×2+③×3得：4NH₃（g）+5O₂（g）═4NO（g）+6H₂O（g）△H=-905.0kJ/mol，
故答案為：4NH₃（g）+5O₂（g）═4NO（g）+6H₂O（g）△H=-905.0kJ/mol；
（2）①據(jù)H₂的轉化率可求得反應的H₂ 3mol×60%=1.8mol，濃度為0.9mol/L，則有
                   N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
反應前（mol/L）    0.5     1.5       0
反應了（mol/L）    0.3     0.9       0.6
平衡后（mol/L）    0.2     0.6       0.6
所以：K=

0．62

0.2×0．63

=8.3，
故答案為：8.3；
②相同條件下，初始時加入n（H₂）=3mol、n（N₂）=1mol和加入n（NH₃）=2mol，按等效平衡理論，達到平衡狀態(tài)時，各物質(zhì)的組成完全相同，
 則有               N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
     反應前（mol/L）  0       0         1
     反應了（mol/L） 0.2     0.6       0.4
     平衡后（mol/L） 0.2     0.6       0.6
α（NH₃）=

0.4

1

×100%=40%，
故答案為：40%；
③因為體積為2L不變，增大反應物的量，相當于加壓，平衡正向移動，NH₃的體積分數(shù)比原平衡大；取出0.5molNH₃等于少加了0.25molN₂和0.75molH₂，但相對于原平衡，還是增大反應物的量，平衡正向移動，NH₃的體積分數(shù)還是比原平衡大，
故答案為：＞；＞；
（3）原電池中正極發(fā)生還原反應，負極發(fā)生氧化反應，電極Ⅰ通入的是NO₂，電極Ⅱ通入的是O₂和N₂O₅，氧氣發(fā)生還原反應，故電極Ⅱ是正極，電極Ⅰ是負極；
電解質(zhì)溶液是有熔融鹽NaNO₃組成，在電極Ⅱ通入的O₂和N₂O₅應生成NO₃^-，故應為O₂+4e^-+2N₂O₅=4NO₃^-．
故答案為：負極；O₂+4e^-+2N₂O₅=4NO₃^-．

點評：本題主要考查蓋斯定律的應用、化學平衡常數(shù)及三段式法計算、化學平衡的移動、燃料電池及電極反應式書寫，考查范圍廣，難度大，值得一做．