问题 填空题

(1)N2(g)+3H2(g)  2NH3(g) ΔH=-94.4 kJ·mol-1。恒容时,体系中各物质浓度随时间变化的曲线如图所示。

①在1 L容器中发生反应,前20 min内,v(NH3)=________,放出的热量为________。

②25 min时采取的措施是_______________________;

③时段Ⅲ条件下反应的平衡常数表达式为________(用具体数据表示)。

(2)电厂烟气脱离氮的主反应①:4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(g),副反应②:2NH3(g)+8NO (g) 5N2O(g)+3H2O(g) ΔH>0。测得平衡混合气中N2和N2O含量与温度的关系如图。在400~600 K时,平衡混合气中N2含量随温度的变化规律是________,导致这种变化规律的原因是________(任答合理的一条原因)。

(3)直接供氨式燃料电池是以NaOH溶液为电解质的。电池反应为4NH3+3O2=2N2+6H2O,则负极电极反应式为________。

答案

(1)①0.050 mol·(L·min)-1 47.2 kJ

②将NH3从反应体系中分离出去

(2)随温度升高,N2的含量降低 主反应为放热反应,升温使主反应的平衡左移(或者副反应为吸热反应,升温使副反应的平衡右移,降低了NH3和NO浓度,使主反应的平衡左移)

(3)2NH3+6OH-6e=N2+6H2O

(1)由题给图像可知,前20 min氨的浓度变化为1.00 mol/L,则v(NH3)==0.05 mol/(L·min),生成NH3的物质的量为1.00 mol,由热化学方程式可知放出热量为47.2 kJ。25 min时,氨的浓度为零,而氮气和氢气的浓度瞬时不变,所以应该是将氨从反应体系中分离出去;时段Ⅲ条件下,氢气浓度为0.75 mol/L,氨气为0.5 mol/L,氮气为0.25 mol/L。(2)由图可知,N2的浓度随温度的升高而减小。(3)由电池反应可知,NH3中的N失电子,所以负极NH3发生氧化反应,正极反应为3O2+12e+6H2O=12OH,总反应减去正极反应得负极反应。

点拨:本题考查化学平衡和原电池,考查考生判断、分析、探究能力。难度中等。

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