Question

对含氮物质的研究和利用有着极为重要的意义。

（1）N₂、O₂和H₂相互之间可以发生化合反应，已知反应的热化学方程式如下：

N₂(g)+O₂(g)=2NO(g)      H=+180．5kJ·mol^-1；

2H₂(g)+O₂(g)=2H₂O(g)    H =-483．6 kJ·mol^-1；

N₂(g)+3H₂(g)=2NH₃(g)    H =-92．4 kJ·mol^-1。

则氨的催化氧化反应的热化学方程式为                 。

（2）汽车尾气净化的一个反应原理为：2NO(g)+2CO(g)N₂(g)+2CO₂(g) H<0。

一定温度下，将2．8mol NO、2．4mol CO通入固定容积为2L的密闭容器中，反应过程中部分物质的物质的量变化如图所示。

①NO的平衡转化率为    ，0~20min平均反应速率v(NO)为             。25min时，若保持反应温度不变，再向容器中充入CO、N₂各0．8 mol，则化学平衡将          移动(填“向左”、“向右”或“不”)。

②若只改变某一反应条件X，反应由原平衡I达到新平衡II，变量Y的变化趋势如下图所示。下列说法正确的是      (填字母代号)。

 

（3）某化学小组拟设计以N₂和H₂为电极反应物，以HCl—NH₄Cl为电解质溶液制成燃料电池，则该电池的正极反应式为                  。假设电解质溶液的体积不变，下列说法正确的是          (填字母代号)。

a．放电过程中，电解质溶液的pH保持不变

b．溶液中的NH₄Cl浓度增大，但Cl^-离子浓度不变

c．每转移6．0210²³个电子，则有标准状况下11．2L电极反应物被氧化

d．为保持放电效果，电池使用一段时间需更换电解质溶液

Answer

（1）4NH3(g)+5O2(g)4NO(g) +6H2O(g) ΔH＝﹣905kJ·mol-1（3分）

（2）① 28.6%（2分） 0.02 mol·L-1·min-1（2分） 向左（2分）

② b（3分）

（3） N2+8H++6e-＝2NH4+ （3分）Bcd（3分）

【解析】

试题分析：（1）先写出NH3与O2反应的化学方程式，并注明物质的状态，然后根据盖斯定律求算∆H，∆H=2×∆H1+3×∆H2—2×∆H3=﹣905kJ·mol-1，可得热化学方程式：4NH3(g)+5O2(g)4NO(g) +6H2O(g) ΔH＝﹣905kJ·mol-1。

（2）①根据三段式进行计算，2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)

起始浓度（mol•L‾1） 1.4 1.2 0 0

转化浓度（mol•L‾1） 0.4 0.4 0.2 0.4

平衡浓度（mol•L‾1） 1.0 0.8 0.2 0.4

则NO的转化率为：0.4mol/L÷1.4mol/L×100%=28.6%；0~20min平均反应速率v(NO)=0.4mol/L÷20min= 0.02 mol·L-1·min-1；根据平衡浓度可求出平衡常数K=0.2×0.42÷（12×0.82）=0.05，加入CO、N2后Q=0.6×0.42÷（12×1.22）=0.22，因为Q>K，所以平衡向左移动。

②a、压强增大，化学平衡常数不变，不符合图像，错误；b、因为该反应为放热反应，温度升高，平衡向左移动，所以CO浓度增大，符合图像，正确；c、因为该反应为放热反应，温度升高，平衡向左移动，所以N2的体积分数减小，不符合图像，错误；d、催化剂不影响化学平衡，NO的平衡转化率不变，不符合图像，错误。

（3）N2的氧化性大于H2，所以正极上N2得电子，根据化合价的变化可得电解方程式：N2+8H++6e-＝2NH4+ ；a、该燃料电池的总反应为：N2+3H2+2H+=2NH4+，消耗了H+，所以pH增大，错误；b、根据电池反应，生成了NH4+，所以溶液中的NH4Cl浓度增大，但Cl-离子浓度不变，正确；c、H2被氧化，电子转移为：H2 ~ 2e‾，所以每转移6．021023个电子，则有标准状况下11．2L电极反应物被氧化，正确；d、随着电池反应的进行，NH4+的浓度越大，所以为保持放电效果，电池使用一段时间需更换电解质溶液，正确。

考点：本题考查热化学方程式的书写、转化率和平衡的计算、图像的分析、原电池的原理。