Question

（10分）工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产，流程如图所示：

（1）工业生产时，制取氢气的一个反应为：CO+H2O（g）CO2+H2 T℃时，往1L密闭容器中充入0.2mol CO和0.3mol水蒸气。反应建立平衡后，体系中c(H2)=0.12mol·L－1。该温度下此反应的平衡常数K=_____（填计算结果）。

（2）合成塔中发生反应N2（g）+3H2（g）2NH3（g）；△H<0。下表为不同温度下该反应的平衡常数。由此可推知，表中T1____300℃（填“>”、“<”或“=”）。

（3）N2和H2以铁作催化剂从145℃就开始反应，不同温度下NH3的产率如右图所示。温度高于900℃时，NH3产率下降的原因是          。

（4）硝酸厂的尾气直接排放将污染空气，目前科学家探索利用燃料气体中的甲烷等将氮氧化物还原为氮气和水，其反应机理为：

CH4（g）+4NO2（g）＝4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）； △H=－574kJ·mol－1；

CH4（g）+4NO（g）＝2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）；   △H=－1160kJ·mol－1

则甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为：          。

（5）氨气在纯氧中燃烧，生成一种单质和水。科学家利用此原理，设计成氨气-氧气燃料电池，则通入氨气的电极碱性条件下发生反应的电极反应式为           。

Answer

（10分，每空2分）（1）1 ；（2）< ；

（3）温度高于>900℃时，平衡向左移动；

（4）CH4(g)+2NO2(g)==CO2(g)+2H2O(g)+N2(g) ⊿H=-867kJ/mol

（5）2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O 。

【解析】

试题分析：在反应开始时，c(CO)=0.2mol/L，c(H2O)=0.3mol/L，当反应达到平衡时，c(H2)=0.12mol/L,反应改变浓度是⊿c(H2)=0.18mol/L，则根据物质反应时的转化关系可知产生c(CO2)=c(H2)= =0.12mol/L,平衡时c(CO)=0.08mol/L，c(H2O)= 0.3mol/L-0.12mol/L=0.18mol/L所以根据平衡常数定义式可知该反应的好像平衡常数是K= [c(CO2)×c(H2)]/[c(CO) ×c(H2)]=[0.12×0.12]/[0.08×0.18]=1；（2）由于该反应的正反应是放热反应，升高温度，化学平衡向吸热的逆反应方向移动，化学平衡常数减小。由于在温度是T1时的化学平衡常数大于300℃的化学平衡常数，所以温度T1<300℃；（3）N2和H2以铁作催化剂从145℃就开始反应，根据在不同温度下NH3的产率可知在温度高于900℃时，NH3产率下降的原因是该反应的正反应是放热反应，升高温度，化学平衡向吸热的逆反应方向移动，因此NH3产率下降；（4）将已知的两个热化学方程式叠加，就可以得到相应的热化学方程式：CH4(g)+2NO2(g)==CO2(g)+2H2O(g)+N2(g) ⊿H=-867kJ/mol；（5）氨气在纯氧中燃烧，生成一种单质和水。科学家利用此原理，设计成氨气-氧气燃料电池，则通入氨气的电极为负极，碱性条件下发生反应的电极反应式为2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O。

考点：考查化学平衡常数的计算、温度对化学平衡移动的影响、热化学方程式和电极反应式的书写的知识。