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氮是地球上含量丰富的一种元素,氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用.请回答下列问题:
(1)用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染.例如:
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H1=-574kJ•mol-1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H2
若1mol CH4还原NO2至N2,整个过程中放出的热量为867kJ,则△H2=______
(2)工业合成氨气需要的反应条件非常高且产量低,而一些科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷(能传递H+ )实现氨的电化学合成,从而大大提高了氮气和氢气的转化率.电化学合成氨过程的总反应式为:N2+3H2 manfen5.com 满分网 2NH3,则在电化学合成氨的过程中,阴极反应式为______
(3)在一定条件下,将l mol N2与3mol H2混合于一个10L密闭容器中,反应达到平衡时,A点混合气体中氨占25%,
试回答:①N2的转化率为______
②右图中在状态A时,平衡常数 KA______(填写代入数值的表达式,不要求算出具体数值);当温度由T1变化到T2时,KA______ KB(填“>”、“<”或“=”).
③在容积固定的密闭容器中发生上述反应,各物质的浓度如下表:
时间/min
浓度/mol.L
c (N2c (H2c (NH3
0.61.8
30.52x0.16
60.361.080.48
90.361.080.48
反应从0min到3min之间,H2的反应速率为______;反应在3min时,条件发生了改变,改变的条件可能是______ (填序号).
a.使用催化剂  b.降低温度  c.增加H2的浓度.

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(1)根据盖斯定律以及热化学方程式的意义来解答; (2)根据题目信息以及阴极得电子发生还原反应; (3)①结合方程式N2+3H22NH3,利用平衡三部曲和氨的体积分数求出各物质的物质的量,根据转化率的定义求解; ②根据平衡常数的表达式;根据温度对化学平衡的影响; ③先根据速率公式求出N2的反应速率,然后根据速率之比等于化学计量数之比,求出H2的反应速率;根据表可知第3min是平衡建立过程,反应速率加快,H2的量没有增加,,根据外界条件对化学反应速率的影响; 【解析】 (1)CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H1=-574kJ•mol-1    ①         CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H2                ② 根据盖斯定律得:2CH4(g)+4NO2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)+2N2(g)△H1+△H2                     而 1mol CH4还原NO2至N2,整个过程中放出的热量为867kJ,所以△H1+△H2=-1734kJ•mol-1,则△H2=-1734kJ•mol-1+574kJ•mol-1=-1160 kJ•mol-1,故答案为:-1160kJ•mol-1;         (2)阴极得电子发生还原反应:N2+6H++6e-=2NH3,故答案为:N2+6H++6e-=2NH3 (3)①N2 +3H2       2NH3 起始(mol)      1         3                    0 反应(mol)      a         3a                   2a 平衡(mol)     1-a       3-3a                  2a 因混合气体中氨占25%,则×100%=25%,解得:a=0.4, N2的转化率为×100%=40%,故N2的转化率为40%; ②平衡常数 KA==,故答案为:;升高温度平衡向吸热的方向移动,即逆反应方向移动,平衡常数减小,故答案为:>; ③N2的反应速率为V==mol•L-1•min-1,而V(H2)=3V(N2)=0.08 mol•L-1•min-1, 故答案为:0.08 mol•L-1•min-1; ③根据表可知第2min是平衡建立过程,反应速率加快,H2的量没有增加,根据外界条件对化学反应速率的影响,可知使用催化剂、升高温度均可,增加H2的浓度是不可,故选:a;
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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