Question

（13分）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6.02×10²³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

（13分）

（1）4NH3(g)+5O2(g)====4NO(g) +6H2O(g) ΔH＝﹣905kJ·mol-1（2分）

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

② b（2分）

（3） N2+8H++6e-＝2NH4+ （2分） ，bcd（2分，少选一个得1分，多选、错选不得分）

【解析】

试题分析：（1）将已知热化学方程式中的氮气、氢气按照盖斯定律消去，可得氨气的催化氧化的热化学方程式为：4NH3(g)+5O2(g)====4NO(g) +6H2O(g) ΔH＝﹣905kJ·mol-1；

（2）①根据图像可知生成氮气的物质的量是0.4mol，则消耗NO的物质的量是0.8mol,所以NO的转化率是0.8mol/2.8mol100%=28.6%;20min时反应达到平衡，则NO的反应速率是0.8mol/2L/20min=0.02 mol·L-1·min-1; 根据图像可计算NO的浓度是1.0mol/L，CO的浓度是0.8mol/L，氮气的浓度是0.2mol/L，二氧化碳的浓度是0.4mol/L，所以平衡常数K=0.42×0.2/0.8×1=0.04,若保持反应温度不变，再向容器中充入CO、N2各0．8 mol，则此时CO的浓度是1.2mol/L，氮气的浓度是0.6mol/L，浓度商是0.42×0.6/1×1.2=0.08>0.04，所以平衡向左移动；

②a.压强增大，平衡常数不变，错误；b.温度升高，平衡逆向移动，则CO的平衡浓度增大，符合图像，正确；c.温度升高，平衡逆向移动，氮气的体积分数降低，与图不符，错误；d.使用催化剂，对平衡无影响，所以NO的转化率不变，错误，答案选b；

（3）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，则氮气发生还原反应，氢气发生氧化反应，所以正极是氮气得到电子，与氢离子结合生成铵根离子，电极反应式为N2+8H++6e-＝2NH4+；负极的反应式为H2-2e-=2H+，所以总反应方程式为N2+2H++ 3H2＝2NH4+；则放电过程中，氢离子浓度降低，pH增大，a错误；因为该过程中生成铵根离子，所以溶液中的NH4Cl浓度增大，但Cl-的物质的量不变，所以氯离子离子浓度不变，b正确；每转移6.021023个电子，即1mol电子，则有0.5mol氢气被氧化， 标准状况下的体积是11.2L，c正确；随着反应的进行，氯化铵的浓度增大，而HCl的浓度逐渐减小，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，d正确，答案选bcd。

考点：考查对原电池反应原理的应用、盖斯定律的应用，化学平衡移动的判断