Question

目前工业合成氨的原理是N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃(g) ΔH＝－93.0 kJ·mol^－1。

（1）已知一定条件下：2N₂(g)＋6H₂O(l)   4NH₃(g)＋3O₂(g) ΔH＝＋1 530.0 kJ·mol^－1。则氢气燃烧热的热化学方程式为___________________。

（2）如下图，在恒温恒容装置中进行合成氨反应。

①表示N₂浓度变化的曲线是___________。

②前25 min内，用H₂浓度变化表示的化学反应速率是__________。

③在25 min末刚好平衡，则平衡常数K＝____________。

（3）在恒温恒压装置中进行工业合成氨反应，下列说法正确的是________。

A．气体体积不再变化，则已平衡

B．气体密度不再变化，尚未平衡

C．平衡后，往装置中通入一定量Ar，压强不变，平衡不移动

D．平衡后，压缩容器，生成更多NH₃

（4）电厂烟气脱氮的主反应：①4NH₃(g)＋6NO(g)5N₂(g)＋6H₂O(g)

ΔH<0，副反应：②2NH₃(g)＋8NO(g)5N₂O(g)＋3H₂O(g) ΔH>0。平衡混合气中N₂与N₂O含量与温度的关系如图。

请回答：在400～600 K时，平衡混合气中N₂含量随温度的变化规律是_______________，导致这种规律的原因是______________________(任答合理的一条原因)。

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

Answer

（1）H2(g)＋1/2O2(g)＝H2O(l) ΔH＝－286.0 kJ·mol－1

（2）①C ②0.12 mol·L－1·min－1 ③ (或0.15) （3）AD

（4）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的浓度，使主反应的平衡左移)

（5）2NH3＋6OH－＋6e－＝N2＋6H2O

【解析】

试题分析：（1）已知①2N2(g)＋6H2(g)===4NH3(g) ΔH＝－186.0 kJ·mol－1，②4NH3(g)＋3O2(g)===2N2(g)＋6H2O(l) ΔH＝－1 530.0 kJ·mol－1，根据盖斯定律可知①+②即得到6H2(g)＋3O2(g)＝6H2O(l) ΔH＝－1716.0kJ·mol－1，所以H2燃烧热的热化学方程式为H2(g)＋1/2O2(g)＝H2O(l) ΔH＝－286.0 kJ·mol－1。

（2）①氮气和氢气均是反应物，浓度逐渐减小。且二者的浓度变化量之比是1:3，所以根据图像可知表示N2浓度变化的曲线是C，A表示氢气，B表示氨气。

②根据图像可知前25 min内，用H2浓度变化表示的化学反应速率是v(H2)＝＝0.12 mol·L－1·min－1。

③根据图像可知前平衡时氨气、氢气和氮气的浓度分别是2.0mol/L、3.0mol/L、1.0mol/L，所以该温度下平衡常数K＝＝。

（3）A．合成氨反应前后气体体积不同，当体积不变时，达到化学平衡状态，A正确；B．ρ＝m/V，气体质量不变，由于反应前后气体体积不同，恒压容器气体体积可变，化学平衡移动时，密度随之变化，当密度不变时，达到化学平衡状态，B错误；C．充入Ar，容器压强不变，则N2、H2、和NH3浓度降低，反应物浓度降低大，化学平衡向逆反应方向移动，C错误；D．平衡时，压缩体积，压强增大，化学平衡向正反应方向移动，NH3浓度增大，D正确，答案选AD；

（4）由图示可以判断，随着温度的升高，N2O的含量增加，而N2的含量减小，其原因是主反应为放热反应而副反应为吸热反应，升温，主反应平衡左移导致N2含量降低，副反应平衡右移导致N2O含量增加。

（5）原电池的负极失去电子，则氨气在负极通入发生氧化反应，负极反应式为2NH3＋6OH－＋6e－＝N2＋6H2O。

考点：考查反应热计算、平衡状态判断、计算以及外界条件对平衡状态的影响、电极反应式书写等