Question

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

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

②25min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）电厂烟气脱氮的主反应①：4NH₃(g)+6NO(g)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右图。请回答：在400K～600K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）。

（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                                    。

Answer

（16分）有效数字错误或无单位扣1分

（1）①0.050mol•L－1•min－1     （2分）   47.2kJ    （2分） 

② 将NH3从反应体系中分离出去                   （2分）

③                 （3分）

（2）随温度升高，N2的含量降低 （2分）    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（2分）

（3）2NH3 + 6OH－—6e－= N2+ 6H2O   （3分）

【解析】

试题分析：（1）①读图可知，前20min内氨气的浓度由0逐渐增大到1.0mol/L，根据定义式可得，v(NH3)=1.0mol/L÷20min=0.050mol/(L•min)，注意保留两位有效数字；氮气由1.0mol/L逐渐减小到0.50mol/L，根据c•V=n可求参加反应的氮气的物质的量，即(1.0—0.50)mol/L1L=0.50mol，由于N2(g)+3H2(g)2NH3(g)  △H=－94.4kJ·mol－1表示1mol氮气反应放出94.4kJ热量，物质的量减半，则放出的热量减半，则 0.50mol氮气反应放出47.2kJ热量；②读图可知，25min时氨气的浓度由1.0mol/L变为0，说明采取的措施是将平衡体系中的氨气及时分离出去，导致氨气的浓度减小，平衡向正反应方向移动，则氨气、氢气的浓度均减小，氨气的浓度由0逐渐增大；③时段III条件下，生成物、反应物的平衡浓度可由图中得出，则氨气、氮气、氢气的平衡浓度分别为0.50mol/L、0.25mol/L、0.75mol/L，代入合成氨的平衡常数表达式可得，K=(0.50mol/L)2/[( 0.25mol/L)×( 0.75mol/L)3]；（2）读图可知，在400K～600K时，平衡混合气中氮气含量随温度的升高而降低，而一氧化二氮的含量则随温度升高而增大；观察热化学方程式可知主反应是放热反应，升高温度，导致主反应的平衡左移，所以氮气含量随温度升高而降低（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）观察电池总反应式，发现氮元素由—3价升为0价，失去电子，发生氧化反应，而氧元素由0价将为—2价，得到电子，发生还原反应，说明氨气是负极反应物，氧气是正极反应物；根据电子、电荷、原子守恒原理，可以得到NaOH溶液中负极反应式为2NH3 + 6OH－—6e－= N2+ 6H2O，正极反应式为O2+2H2O+4e－=4 OH－。

考点：考查化学反应原理，涉及平均反应速率的计算、根据反应物或生成物的变化量计算反应过程中放出的热量、根据反应速率和化学平衡图像判断改变的外界条件、指定阶段下平衡常数的计算表达式、从图中得出温度对平衡移动的影响规律、解释原因、燃料电池的负极反应式等。