Question

（14分）氨在国防、工农业等领域发挥着重要作用。

（1）工业以甲烷为原料生产氨气的过程如下：

①过程Ⅰ中，有关化学反应的能量变化如下图所示

反应①为       反应（填“吸热”或“放热”），CH₄ (g)与H₂O(g)反应生成CO(g)和H₂(g)的热化学方程式是                    。

②CO可降低过程Ⅱ所用催化剂的催化效率，常用乙酸二氨合铜（Ⅰ）溶液吸收，其反应原理为：

，所得溶液经处理的又可再生，恢复其吸收CO能力，再生的适宜条件是                。（选填字母）。

a．高温、高压     b．高温、低压 

c．低温、低压     d．低温、高压

③下表是过程Ⅱ中，反应物的量相同时，不同条件下平衡体系中氨的体积分数

Ⅰ.根据表中数据，得出的结论是                     。

Ⅱ.恒温时，将N₂和H₂的混合气体充入2L密闭容器中，10分钟后反应达到平衡时n (N₂)= 0.1mol，

n(H₂)= 0.3mol。下列图象能正确表示该过程中相关量的变化的是          。（选填字母）。

（2）直接供氨式固体氧化物燃料电池能量转化率达85％，其结构示意图如图所示：

①负极的电极反应式是______。

②用该电池电解300ml的饱和食盐水。一段时间后，溶液pH=13(忽略溶液体积的变化)，则消耗NH₃溶液的体积是_____L。(标准状况)

Answer

（1）①吸热；CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) ΔH=+118.1KJ/mol；② b；③ I氮气与氢气合成氨的反应正向为放热反应并且是体系压强减小的反应，升高温度平衡向逆反应方向移动；增大压强，平衡向正反应方向移动。II.a 、b；（2）①2NH3-6e-+3O2-=N2+3H2O；②0.264L

【解析】

试题分析：（1）①由于反应物的能量低，生成物的能量高，所以反应物变为生成物时要吸收热量，故该反应为吸热反应；根据图①可得热化学方程式: CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g) ΔH=+76.9KJ/mol；根据图②可得热化学方程式: CO2(g)+H2(g)=CO(g)+ H2O(g) ΔH=+41.2KJ/mol，两式相加，整理可得：CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) ΔH=+118.1KJ/mol；（2）根据方程式可知：该反应的正反应为气体体积减小的反应，由于升高温度可以使气体在溶液中的溶解度降低，所以所得溶液经处理的又可再生，恢复其吸收CO能力，根据平衡移动原理，减小压强，平衡向气体体积增大的逆反应方向移动，而且温度升高，气体在溶液中的溶解度会减小，因此再生的适宜条件是高温、低压，选项是b。③Ⅰ.根据表中数据，可知：在温度不变时，增大压强，NH3的含量升高；在压强不变时，升高温度，NH3的含量降低.所以得出的结论是氮气与氢气合成氨的反应正向为放热反应并且是体系压强减小的反应，升高温度平衡向逆反应方向移动；增大压强，平衡向正反应方向移动。氮气与氢气合成氨的反应正向为放热反应并且是体系压强减小的反应，升高温度平衡向逆反应方向移动；增大压强，平衡向正反应方向移动。Ⅱ.向反应容器中加入N2、H2，随着反应的进行，物质反应放出的热量逐渐升高，当反应达到平衡时，反应达到最大限度，反应放出的热量也到达最大值。因此a正确；由于该反应是气体的质量不变的反应，容器的容积不变，所以在任何时刻，气体的密度都不发生变化，b正确；C在反应开始时混合气体的平均相对分子质量不是0，错误；故答案是ab；（2）①通入氨气的电极为负极，通入氧气的电极为正极，负极发生氧化反应，电极反应式是：2NH3-6e-+3O2-=N2+3H2O；②电极饱和食盐水的反应方程式是：2NaCl＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2NaOH，pH=13,则c(OH-)=0.1mol/L，n(NaOH)= 0.1mol/L×0.3L=0.03mol，则根据方程式可知，转移电子的物质的量是n(e-)=0.03mol，由于每1molNH3发生反应会失去3mol电子，所以理论上需要NH3的物质的量是n(NH3)= 0.03mol÷3=0.01mol，由于固体氧化物燃料电池能量转化率达85％，所以需要NH3的物质的量是n(NH3)= 0.01mol÷85％=0.0118mol，所以NH3在标准状况下的体积是：V(NH3)= 0.0118mol×22.4L/mol=0.264L。

考点：考查热化学方程式的书写、反应条件的选择、化学平衡状态的判断、原电池、电解池原理的应用。