问题 填空题

对含氮物质的研究和利用有着极为重要的意义。

(1)N2、O2和H2相互之间可以发生化合反应,已知反应的热化学方程式如下:

N2(g)+O2(g)=2NO(g)     H=+180.5kJ·mol-1

2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)   H =-483.6 kJ·mol-1

N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)   H =-92.4 kJ·mol-1

则氨的催化氧化反应的热化学方程式为                

(2)汽车尾气净化的一个反应原理为:2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)  H<0。

一定温度下,将2.8mol NO、2.4mol CO通入固定容积为2L的密闭容器中,反应过程中部分物质的物质的量变化如图所示。

①NO的平衡转化率为   ,0~20min平均反应速率v(NO)为             。25min时,若保持反应温度不变,再向容器中充入CO、N2各0.8 mol,则化学平衡将         移动(填“向左”、“向右”或“不”)。

②若只改变某一反应条件X,反应由原平衡I达到新平衡II,变量Y的变化趋势如下图所示。下列说法正确的是      (填字母代号)。

催化剂

 

(3)某化学小组拟设计以N2和H2为电极反应物,以HCl—NH4Cl为电解质溶液制成燃料电池,则该电池的正极反应式为                 。假设电解质溶液的体积不变,下列说法正确的是         (填字母代号)。

a.放电过程中,电解质溶液的pH保持不变

b.溶液中的NH4Cl浓度增大,但Cl-离子浓度不变

c.每转移6.021023个电子,则有标准状况下11.2L电极反应物被氧化

d.为保持放电效果,电池使用一段时间需更换电解质溶液

答案

(1)4NH3(g)+5O2(g)4NO(g) +6H2O(g) ΔH=﹣905kJ·mol-1(3分)

(2)① 28.6%(2分)  0.02 mol·L-1·min-1(2分) 向左(2分)

② b(3分)

(3) N2+8H++6e-=2NH4+(3分)Bcd(3分)

题目分析:(1)先写出NH3与O2反应的化学方程式,并注明物质的状态,然后根据盖斯定律求算∆H,∆H=2×∆H1+3×∆H2—2×∆H3=﹣905kJ·mol-1,可得热化学方程式:4NH3(g)+5O2(g)4NO(g) +6H2O(g) ΔH=﹣905kJ·mol-1

(2)①根据三段式进行计算,2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)

起始浓度(mol•L‾1)    1.4     1.2       0      0

转化浓度(mol•L‾1)    0.4     0.4       0.2    0.4

平衡浓度(mol•L‾1)    1.0     0.8       0.2    0.4

则NO的转化率为:0.4mol/L÷1.4mol/L×100%=28.6%;0~20min平均反应速率v(NO)=0.4mol/L÷20min=" 0.02" mol·L-1·min-1;根据平衡浓度可求出平衡常数K=0.2×0.42÷(12×0.82)=0.05,加入CO、N2后Q=0.6×0.42÷(12×1.22)=0.22,因为Q>K,所以平衡向左移动。

②a、压强增大,化学平衡常数不变,不符合图像,错误;b、因为该反应为放热反应,温度升高,平衡向左移动,所以CO浓度增大,符合图像,正确;c、因为该反应为放热反应,温度升高,平衡向左移动,所以N2的体积分数减小,不符合图像,错误;d、催化剂不影响化学平衡,NO的平衡转化率不变,不符合图像,错误。

(3)N2的氧化性大于H2,所以正极上N2得电子,根据化合价的变化可得电解方程式:N2+8H++6e-=2NH4+;a、该燃料电池的总反应为:N2+3H2+2H+=2NH4+,消耗了H+,所以pH增大,错误;b、根据电池反应,生成了NH4+,所以溶液中的NH4Cl浓度增大,但Cl-离子浓度不变,正确;c、H2被氧化,电子转移为:H2 ~ 2e‾,所以每转移6.021023个电子,则有标准状况下11.2L电极反应物被氧化,正确;d、随着电池反应的进行,NH4+的浓度越大,所以为保持放电效果,电池使用一段时间需更换电解质溶液,正确。

问答题
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