Question

氮是地球上含量豐富的一種元素，氮及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活中有著重要作用．

（1）在固定容積的密閉容器中，進(jìn)行如下化學(xué)反應(yīng)：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol，
其平衡常數(shù)K與溫度T的關(guān)系如下表：

T/K	298	398	498
平衡常數(shù)K	4.1×106	K1	K2

試判斷K₁

 

K₂（填寫(xiě)“＞”“=”或“＜”）．
（2）用2mol N₂和3mol H₂合成氨，三容器的反應(yīng)溫度分別為T(mén)₁、T₂、T₃且恒定不變，在其它條件相同的情況下，實(shí)驗(yàn)測(cè)得反應(yīng)均進(jìn)行到t min時(shí)N₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)如圖1所示，此時(shí)甲、乙、丙三個(gè)容器中一定達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是

 

，都達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，N₂轉(zhuǎn)化率最低的是

 

．
（3）NH₃與CO₂在120℃，催化劑作用下可以合成反應(yīng)生成尿素：CO₂+2NH₃?（NH₂）₂CO+H₂O；在密閉反應(yīng)容器中，混合氣體中NH₃的含量變化關(guān)系如圖2所示（該條件下尿素為固體）．則A點(diǎn)的正反應(yīng)速率v_正（CO₂）

 

B點(diǎn)的逆反應(yīng)速率v_逆（CO₂）（填寫(xiě)“＞”“=”或“＜”），NH₃的平衡轉(zhuǎn)化率為

 

；
（4）已知下列熱化學(xué)方程式：
2H₂（g）+O₂（g）?2H₂O（1）△H=-571.6kJ/mol
N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）△H=+180kJ/mol
請(qǐng)寫(xiě)出用NH₃還原NO的熱化學(xué)方程式

 

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

 

．科學(xué)家利用此原理，設(shè)計(jì)成氨氣-氧氣燃料電池，則通人氨氣的電極是

 

（填“正極”或“負(fù)極”），在堿性條件下，通人氨氣的電極發(fā)生的電極反應(yīng)式為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡常數(shù)的含義,用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算,原電池和電解池的工作原理,化學(xué)平衡的影響因素

專(zhuān)題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,化學(xué)平衡專(zhuān)題

分析：（1）依據(jù)化學(xué)反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度升高，平衡逆向進(jìn)行，平衡常數(shù)減小分析判斷平衡常數(shù)大�。�
（2）依據(jù)氮?dú)獾馁|(zhì)量分?jǐn)?shù)變化可知，隨溫度升高，化學(xué)平衡應(yīng)逆向進(jìn)行，氮?dú)獾馁|(zhì)量分?jǐn)?shù)增大，C氮?dú)赓|(zhì)量分?jǐn)?shù)最小，所以丙一定是平衡狀態(tài)，達(dá)到平衡狀態(tài)，溫度越高平衡逆向進(jìn)行程度越大，氮?dú)赓|(zhì)量分?jǐn)?shù)越��；
（3）圖象分析氨氣的體積分?jǐn)?shù)從50%變化為20%后體積分?jǐn)?shù)保持不變，說(shuō)明B點(diǎn)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，A點(diǎn)氨氣體積百分含量大于B的氨氣體積百分含量，說(shuō)明反應(yīng)正向進(jìn)行達(dá)到平衡狀態(tài)，A點(diǎn)的正反應(yīng)速率大于B點(diǎn)的正反應(yīng)速率；依據(jù)氨氣的體積分?jǐn)?shù)結(jié)合平衡三段式列式計(jì)算平衡轉(zhuǎn)化率；
（4）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算所需熱化學(xué)方程式；
（5）氨氣在純氧中燃燒，生成一種單質(zhì)氮?dú)夂退�，依�?jù)原子守恒配平書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式，氨氣-氧氣燃料電池中氨氣在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氮?dú)�，堿溶液中用氫氧根離子配平電荷守恒寫(xiě)出電極反應(yīng)．

解答： 解：（1）N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升溫平衡逆向進(jìn)行，平衡常數(shù)減小，所以K₁＞K₂，故答案為：＞；
（2）依據(jù)化學(xué)平衡影響因素分析，隨溫度升高，化學(xué)平衡應(yīng)逆向進(jìn)行，氮?dú)獾馁|(zhì)量分?jǐn)?shù)增大，C氮?dú)赓|(zhì)量分?jǐn)?shù)最小，丙狀態(tài)氨氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)比C狀態(tài)大，說(shuō)明丙一定是平衡狀態(tài)，達(dá)到平衡狀態(tài)，溫度越高平衡逆向進(jìn)行程度越大，氮?dú)赓|(zhì)量分?jǐn)?shù)越小，丙點(diǎn)氮?dú)獾馁|(zhì)量分?jǐn)?shù)最小，
故答案為：丙；丙；
（3）氨氣的體積分?jǐn)?shù)從50%變化為20%后體積分?jǐn)?shù)保持不變，說(shuō)明B點(diǎn)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，A點(diǎn)氨氣體積百分含量大于B的氨氣體積百分含量，說(shuō)明反應(yīng)正向進(jìn)行達(dá)到平衡狀態(tài)，A點(diǎn)的正反應(yīng)速率大于B點(diǎn)的正反應(yīng)速率，v_正（CO₂）＞v_逆（CO₂）；
設(shè)氨氣消耗物質(zhì)的量x，開(kāi)始氨氣體積分?jǐn)?shù)為50%，假設(shè)氨氣為50mol，二氧化碳為50mol，
               CO₂+2NH₃?（NH₂）₂CO+H₂O
起始量（mol）   50    50       0     0
變化量（mol）   0.5x  x        0.5x  0.5x
平衡量（mol） 50-0.5x  50-x          0.5x
氨氣的體積分?jǐn)?shù)即物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)=

50-x

100-x

=20%；
計(jì)算得到x=37.5mol
氨氣的平衡轉(zhuǎn)化率=

37.5mol

50mol

×100%=75%，
故答案為：大于；75%；
（4）①2H₂（g）+O₂（g）?2H₂O（1）△H=-571.6kJ/mol
②N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）△H=+180kJ/mol；
③N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol，
依據(jù)蓋斯定律（①-②）×3-③×2得到用NH₃還原NO的熱化學(xué)方程式為：6NO（g）+4NH₃（g）=5N₂（g）+6H₂O（l）△H=-2070KJ/mol，
故答案為：6NO（g）+4NH₃（g）=5N₂（g）+6H₂O（l）△H=-2070KJ/mol；
（5）氨氣在純氧中燃燒，生成一種單質(zhì)氮?dú)夂退�，依�?jù)原子守恒配平書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式為：4NH₃+3O₂

點(diǎn)燃  .

2N₂+6H₂O，氨氣-氧氣燃料電池中氨氣在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氮?dú)猓瑝A溶液中用氫氧根離子配平電荷守恒寫(xiě)出電極反應(yīng)為：2NH₃-6e^-+6OH^-=N₂+6H₂O，
故答案為：4NH₃+3O₂

點(diǎn)燃  .

2N₂+6H₂O；2NH₃-6e^-+6OH^-=N₂+6H₂O．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了平衡常數(shù)影響因素分析，平衡狀態(tài)的分析判斷，熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算應(yīng)用，原電池原理分析，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．