在氮及其化合物的化工生产中，对有关反应的反应原理进行研究有着重要意义。 (1)t...

在氮及其化合物的化工生产中，对有关反应的反应原理进行研究有着重要意义。

(1)t℃时，关于N2、NH3的两个反应的信息如下表所示：

化学反应	正反应活化能	逆反应活化能	t℃时平衡常数
N2(g)＋O2(g)＝2NO(g) △H>0	a kJ/mol	b kJ/mol	K1
4NH3(g)＋5O2(g)＝4NO(g)＋6H2O(g) △H<0	c kJ/mol	d kJ/mol	K2

请写出t℃时氨气被一氧化氮氧化生成无毒气体的热化学方程式：______________________，t℃时该反应的平衡常数为__________ (用K1和K2表示)。

(2)工业合成氨的原理为：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)下图甲表示在一定体积的密闭容器中反应时，H2的物质的量浓度随时间的变化。图乙表示在其他条件不变的情况下，起始投料H2与N2的物质的量之比(设为x)与平衡时NH3的物质的量分数的关系。

①图甲中0～t1 min内，v(N2)＝_____mol·L－1·min－1；b点的v(H2)正_____a点的v(H2)逆(填“大于”“小于”或“等于”)。

②己知某温度下该反应达平衡时各物质均为1 mol，容器体积为1L，保持温度和压强不变，又充入3 mol N2后，平衡________(填“向右移动”“向左移动”或“不移动”)。

(3)①科学家研究出以尿素为动力的燃料电池新技术。用这种电池可直接去除城市废水中的尿素，既能产生净化的水，又能发电。尿素燃料电池结构如图所示，写出负极电极反应式：________________________________________________。

②理论上电池工作时，每消耗标准状况下2.24 L O2时，可产生的电量为________ (法拉第常数为96500C/ mol)。

4NH3(g)＋6NO(g)= N2(g) ＋6H2O(g) △H=(c-d-5a+5b) kJ/mol K= mol/(L•min) 大于不移动 CO(NH2)2+H2O-6e-=CO2+N2+6H+ 38600c 【解析】 (1)已知△H=正反应活化能-逆反应活化能，则①N2(g)＋O2(g)＝2NO(g) △H=(a-b)kJ/mol >0，②4NH3(g)＋5O2(g)＝4NO(g)＋6H2O(g) △H=(c-d)kJ/mol <0，由盖斯定律知：②-①×5得4NH3(g)＋6NO(g)= N2(g) ＋6H2O(g)，据此计算反应△H并写出该反应的平衡常数； (2) ①图甲中0～t1 min内，H2的变化浓度为0.6mol/L-0.3mol/L=0.3mol/L，由N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)可知N2的变化浓度为0.3mol/L×=0.1mol/L，再根据v(N2)＝计算；根据浓度越大，反应速率越快判断b点与a点的速率大小； ②己知某温度下该反应达平衡时各物质均为1 mol，容器体积为1L，则平衡常数K===1，保持温度和压强不变，又充入3 mol N2，此时容器的体积变为2L，则N2、H2和NH3的浓度瞬间变为2mol/L、0.5mol/L和0.5mol/L，根据Qc=判断平衡移动的方向； (3)①由尿素燃料电池的结构可知，正极上氧气得到电子生成水，负极上尿素失去电子生成氮气和二氧化碳； ②标准状况下2.24 L O2的物质的量为=0.1mol，转移电子的物质的量为0.4mol，再计算产生的电量。 (1) 已知△H=正反应活化能-逆反应活化能，则①N2(g)＋O2(g)＝2NO(g) △H=(a-b)kJ/mol >0，②4NH3(g)＋5O2(g)＝4NO(g)＋6H2O(g) △H=(c-d)kJ/mol <0，由盖斯定律知：②-①×5得4NH3(g)＋6NO(g)= N2(g) ＋6H2O(g)，即△H=(c-d)kJ/mol -[(a-b)]kJ/mol×5=(c-d-5a+5b) kJ/mol，则t℃时氨气被一氧化氮氧化生成无毒气体的热化学方程式为4NH3(g)＋6NO(g)= N2(g) ＋6H2O(g) △H=(c-d-5a+5b) kJ/mol，t℃时此反应的平衡常数为K=； (2)①图甲中0～t1 min内，H2的变化浓度为0.6mol/L-0.3mol/L=0.3mol/L，由N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)可知N2的变化浓度为0.3mol/L×=0.1mol/L，则v(N2)＝==mol/(L•min)；根据浓度越大，反应速率越快可知b点的v(H2)正大于a点的v(H2)逆； ②己知某温度下该反应达平衡时各物质均为1 mol，容器体积为1L，则平衡常数K===1，保持温度和压强不变，又充入3 mol N2，此时容器的体积变为2L，则N2、H2和NH3的浓度瞬间变为2mol/L、0.5mol/L和0.5mol/L，根据Qc===1=K，则此时平衡不移动； (3)①由尿素燃料电池的结构可知，负极上尿素失去电子生成氮气和二氧化碳，负极反应为CO(NH2)2+H2O-6e-=CO2+N2+6H+； ②标准状况下2.24 L O2的物质的量为=0.1mol，转移电子的物质的量为0.4mol，则可产生的电量为96500C/ mol×0.4mol=38600c。

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考点分析：

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CO2和CH4是两种重要的温室气体，通过CH4和CO2反应制造更高价值化学品是目前的研究目标。

（1）250℃时，以镍合金为催化剂，向4 L容器中通入6 mol CO2、6 mol CH4，发生如下反应：CO2 (g)＋CH4(g) 2CO(g)＋2H2(g)。平衡体系中各组分体积分数如下表：

物质	CH4	CO2	CO	H2
体积分数	0.1	0.1	0.4	0.4

①此温度下该反应的平衡常数K=__________

②已知：CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(g) △H =890.3 kJ·mol－1

CO(g)＋H2O (g)＝CO2(g)＋H2 (g) △H =+2.8 kJ·mol－1

2CO(g)＋O2(g)＝2CO2(g) △H =566.0 kJ·mol－1

反应CO2(g)＋CH4(g)2CO(g)＋2H2(g) 的△H =_____________kJ·mol－1

（2）以二氧化钛表面覆盖Cu2Al2O4为催化剂，可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。

①在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如图所示。250～300℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是______。

②为了提高该反应中CH4的转化率，可以采取的措施是________。

（3）Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2 ；

①如果寻找吸收CO2的其他物质，下列建议不合理的是______

a.可在具有强氧化性的物质中寻找

b.可在碱性氧化物中寻找

c.可在ⅠA、ⅡA族元素形成的氧化物中寻找

②Li2O吸收CO2后，产物用于合成Li4SiO4，Li4SiO4用于吸收、释放CO2 ，原理是：在500℃，CO2与Li4SiO4接触后生成Li2CO3；平衡后加热至700℃，反应逆向进行，放出CO2，Li4SiO4再生，说明该原理的化学方程式是_____________。

（4）高温电解技术能高效实现下列反应：CO2+H2O CO+H2+O2，其可将释放的CO2转化为具有工业利用价值的产品。工作原理示意图如下：

CO2在电极a放电的电极反应式是______________

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已知某密闭容器中存在可逆反应2CO(g)+4H2(g) =CH3CH2OH(g)+H2O(g) ΔH。测得其他条件相同时，CO的平衡转化率随着温度(T)、压强(p)的变化如图1中曲线所示，平衡常数K与温度关系如图2所示。

回答下列问题：

图1 图2

(1)该反应的ΔH___0(填“＞”或“＜”，后同），pl____p2，M、N相比，混合气体平均相对分子质量较大的是____。

(2) A、B, C、D四点中能正确表示该反应的平衡常数与温度T的关系的点为_____。

(3)下列各项数据能表明一定温度下，恒容密闭容器中反应2CO(g)+4H2(g) =CH3CH2OH(g)+H2O(g)达到平衡状态的是___。

a.气体密度保持不变 b.反应过程中 c(CO):c(H2)=1:2

c.生成速率：v(CO)=2v(H2O) d. ΔH—定

(4)若在恒容条件下，最初向容器中通入1 mol CO、2 mol H2，在适当催化剂、温度下使其发生反应2CO(g)+4H2(g) =CH3CH2OH(g)+H2O(g)。测得开始时容器总压为 3xl05Pa，反应经2 min达到平衡且平衡时体系压强降低了，则v(CO)= ____Pa/min，该温度下的平衡常数为Kp的值为____。

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氨是一种重要的化工原料，工业合成氨对农业、化工和国防意义重大。合成氨反应为：N2(g) +H2(g)NH3(g)，回答下列问题：

(1)化学键键能数据如下：

化学键	H-H	NN	N-H
E/kJ▪mol-1	436	946	391

上述反应的△H=____________；若正反应的活化能为Ea正(kJ/mol')，则逆反应的活化能Ea逆= kJ/mol (用含Ea正的代数式表示)。

(2)在合成氨的反应中，外界条件会对平衡发生移动产生影响。如图表示随外界条件改变，氨气的体积分数(φ)的变化趋势。若横坐标x表示压强，则变化趋势正确的是__________， (填曲线字母标号，下同)；若x为温度，则变化趋势正确的是__________。

(3) p(N2)、p(H2)、p( NH3)分别代表N2、H2、NH3的分压，上述反应的压力平衡常数表达式Kp=_________(用平衡时的分压代替平衡时的浓度表示)；已知：一定条件下，V正、V逆分别与k正、k逆成正比，其中k正、k逆为速率常数，随温度升高而增大，温度一定时，k正：k逆为常数。若合成氨反应达到平衡后，再升高温度时，理论上活化分子百分数_______，(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，k正：k逆与升高温度前比较将_____________。

(4)工业上，合成氨反应在高压条件下进行，实际上Kp值不仅与温度有关，还与压力和气体组成有关。一定条件下，上述合成氨反应接近平衡时，遵循如下方程：。其中r( NH3)为氨合成反应的净速率，a为常数，与催化剂性质及反应条件有关，该条件下，实验测得a=0.5，则反应达到平衡时，k正、k逆、kp三者的关系式为____________________。