Question

(15分)目前工业合成氨的原理是N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃(g) △H＝一93．0kJ·mol^-1

（1）已知一定条件下：2N₂(g)＋6H₂O(l)4NH₃(g)＋3O₂(g) △H＝十l 530.0kJ·mol^一1。则氢气燃烧热的热化学方程式为                                  。

（2）如图，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①：4NH₃(g)＋6NO(l)5N₂(g)＋6H₂O(g)  △H＜0，副反应②：2NH₃(g)＋8NO(g)5N₂O(g)＋3H₂O(g)  △H＞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                        。

（6）取28．70 g ZnSO₄·7H₂O加热至不同温度，剩余固体的质量变化如下图所示。680℃时所得固体的化学式为      (填字母序号)。

a．ZnO        b．Zn₃O(SO₄)₂         c．ZnSO₄        d．ZnSO₄·H₂O

Answer

（1）1/2O2(g)＋H2()g＝H2O(l) △H＝—286kJ/mol(2分) （2）①C(1分)

②0．12 mol·L-·min-(2分) ③(2分) （3）AD(2分)

（4）随温度升高，N2的含量降低(1分) 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)(1分)

（5）2NH3 +6OH一+6e—＝N2+5H2O(2分) （6）b(2分)

【解析】

试题分析：（1）已知反应：①2N2(g)＋6H2O(l)4NH3(g)＋3O2(g) △H＝+l530.0kJ·mol一1，②N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) △H＝一93．0kJ·mol-，则根据盖斯定律可知（②×2—①）÷6即得到氢气燃烧热的热化学方程式为1/2O2(g)＋H2()g＝H2O(l) △H＝—286kJ/mol。

（2）①根据图像可知反应进行到25min时曲线A减少了6mol/L—3mol/L＝3mol/L，C减少了2.0mol/L—1.0mol/L＝1.0mol/L，因此根据方程式可知表示N2浓度变化的曲线是C。

②前25 min内，氢气浓度减少了3mol/L，则用H2浓度变化表示的化学反应速率是3mol/L÷25min＝0.12 mol·L-·min-。

③在25 min末刚好平衡，此时氮气、氢气和氨气的浓度分别是1.0mol/L、3mol/L、2mol/L，由于化学平衡常数是在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值，所以平衡常数K＝＝。

（3）A．正方应是体积减少的可逆反应，因此在恒温恒压下气体体积不再变化时已平衡，A正确；B．密度是混合气的质量和容器容积的比值，在反应过程中质量始终不变，但容器容积是变化的，所以密度是变化的，因此气体密度不再变化是反应达到平衡，B错误；C．平衡后，往装置中通入一定量Ar，压强不变，容器容积增加，浓度降低，平衡向逆反应方向移动，C错误；D．平衡后，压缩容器，压强增大，平衡向正反应方向进行，因此生成更多NH3，D正确，答案选AD。

（4）由于主反应为放热反应，升高温度使主反应的平衡左移(或副反应为吸热反应，升高温度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)，N2的含量降低。

（5）原电池中负极失去电子，则根据方程式可知氨气在负极通入，电解质溶液显碱性，则负极电极反应式为2NH3 +6OH一+6e—＝N2+5H2O。

（6）28．70 g ZnSO4·7H2O的物质的量是28.7g÷287g/mol＝0.1mol，其中结晶水的质量是0.7mol×18g/mol＝12.6g。B点固体质量减少28.7g—16.10g＝12.6g，所以B点物质是ZnSO4，则680℃时所得固体的化学式为Zn3O(SO4)2。或者由Zn元素守恒可知，生成ZnSO4•H2O或ZnSO4或ZnO或Zn3O（SO4）2时，物质的量均为0.1mol，若得ZnSO4•H2O的质量为17.90g（100℃）；若得ZnSO4的质量为16.10g（250℃）；若得ZnO的质量为8.10g（930℃）；据此通过排除法确定680℃时所得固体的化学式为Zn3O（SO4）2，答案选b。

考点：考查盖斯定律、外界条件对平衡状态影响、平衡状态计算、电化学及物质化学式计算等