Question

（16分）NH₃能被O₂氧化生成NO，进而氧化成NO₂，用来制造硝酸；将NO₂(g)转化为N₂O₄(l)，再制备浓硝酸。

（1）2NO(g)+ O₂(g) 2NO₂(g)。在其他条件相同时，分别测得NO的平衡转化率的不同压强（P₁、P₂）下随温度变化的曲线如图。

①P₁______(填“>”或“<”)P₂

②随温度升高，该反应平衡常数变化的趋势是____________。

（2）已2NO₂(g)N₂O₄(g)  △H₁<0 

2NO₂(g)N₂O₄(l)  △H₂<0

下列能量变化示意图中，正确的是_______(填序号)

（3）50℃时在容积为1.0L的密闭容器中，通入一定量的N₂O₄，发生反应N₂O₄(g) 2NO₂(g)，随着反应的进行，混合气体的颜色变深。达到平衡后，改变反应  温度T，10s后又达到平衡，这段时间内，c(N₂O₄)以0.0020mol/(L·s)的平均速率降低。

①50℃时，体系中各物质浓度随时间变化如图所示。在0～60s  时段，反应速率v(NO₂)为_________mol/(L·s)。

②T______(填“>”或“<”) 50℃。

③计算温度T时该反应的平衡常数K（写出计算过程）。

（4）科学家正在开发以氨代替氢气的新型燃料电池有许多优点；制氨工业基础好、技术成熟、成本低、储运方便等。直接供氨式碱性（KOH）燃料电池的总反应为：4NH₃+3O₂==2N₂+6H₂O，氨气应通入_______(填“正极”或“负极”)室，正极反应式为_____________________________

Answer

（1）① ＜（1分） ②逐渐减小（1分） （2）A（2分）

（3）① 0.0020（2分） ②＞（2分）

③反应达平衡时N2O4的浓度减少0.0020 mol/(L·s) ×10s＝0.020 mol/L（1分）

N2O4(g) 2NO2(g)

c开始(mol/L) 0.040 0.12

c平衡(mol/L) （0.040－0.020）（0.12＋0.020×2）（2分）

（4）负极（1分） 3O2 ＋ 6H2O ＋ 12e－＝12OH－（2分）

【解析】

试题分析：（1）①反应是气体体积减少的反应，温度相同时压强越大，平衡向正向移动，NO的转化率就越大，P2下的转化率比P1大，故P2较大，则P1＜P2，②压强相等时，温度升高NO的转化率减小。故升高温度平衡向逆向移动，平衡常数减小。（2）反应的△H＜0，所以反应是放热反应，NO2的能量较高，同种物质气态的能量比液态高，故A对。（3）①从图看出0～60s 时段，NO2的浓度改变了0.12mol/L，则NO2反应速率为：0.12mol/L÷60s= 0.0020 mol/(L·s)。 ②2NO2(g)N2O4(g) △H<0则N2O4(g) 2NO2(g)，是吸热反应，改变温度后NO2(g)的浓度增大，故平衡向正向移动，所以是升高温度，则T＞50℃。③反应达平衡时N2O4的浓度减少0.0020 mol/(L·s) ×10s＝0.020 mol/L（1分）

N2O4(g) 2NO2(g)

c开始(mol/L) 0.040 0.12

c平衡(mol/L) （0.040－0.020）（0.12＋0.020×2）（2分）

（4）从反应方程式看出N 的化合价升高，失去电子，故在负极反应；NH3在负极反应，那么O2在正极反应，电解质溶液是碱性的，电极反应为：3O2 ＋ 6H2O ＋ 12e－＝12OH－（2分）

考点：化学平衡图像、化学平衡的移动、化学平衡常数的计算、燃料电池的工作原理。