Question

工业制硝酸的主要反应为：4NH₃（g）+5O₂（g）⇌4NO（g）+6H₂O（l）△H

（1）已知氢气的燃烧热为△H=﹣285.8kJ/mol．

N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H=﹣92.4kJ/mol；

N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=+180.6kJ/mol．

则上述工业制硝酸的主要反应的△H=      ．

（2）在容积固定的密闭容器中发生上述反应，容器内部分物质的物质的量浓度如表：

浓度	c（NH3）（mol/L）	c（O2）（mol/L）	c（NO）（mol/L）
起始	0.8	1.6	0
第2min	0.6	a	0.2
第4min	0.3	0.975	0.5
第6min	0.3	0.975	0.5
第8min	0.7	1.475	0.1

①反应在第2min到第4min时，O₂的平均反应速率为      ．

②反应在第6min时改变了条件，改变的条件可能是      （填序号）．

A．使用催化剂    B．升高温度    C．减小压强    D．增加O₂的浓度

③下列说法中能说明4NH₃（g）+5O₂（g）⇌4NO（g）+6H₂O（g）达到平衡状态的是      （填序号）．

A．单位时间内生成n mol NO的同时，生成n mol NH₃

B．条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化

C．百分含量w（NH₃）=w（NO）

D．反应速率v（NH₃）：v（O₂）：v（NO）：v（H₂O）=4：5：4：6

E．若在恒温恒压下容积可变的容器中反应，混合气体的密度不再变化

（3）某研究所组装的CH₂=CH₂﹣O₂燃料电池的工作原理如图1所示．

①该电池工作时，b口通入的物质为      ．

②该电池负极的电极反应式为：      ．

③以此电池作电源，在实验室中模拟铝制品表面“钝化”处理（装置如图2所示）的过程中，发现阳极周围变浑浊并有气泡产生，其原因可能是：      （用相关的离子方程式表示）．

Answer

（1）﹣1168.8kJ/mol；

（2）①0.1875mol/（L•min）；②B；③ABE；

（3）①C2H4；

②C2H4﹣12e ﹣+4H2O=2CO2+12H+；

③Al﹣3e﹣=Al3+、Al3++3HCO3﹣=Al（OH）3↓+3CO2↑．

【解析】

试题分析：（1）已知氢气的燃烧热为285.8 kJ/mol，则①2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）△H=﹣285.8×2 kJ/mol=﹣571.6kJ/mol，又知②N2（g）+3H2（g）=2NH3（g）△H=﹣92.4 kJ/mol；③N2（g）+O2（g）=2NO（g）△H=+180.6 kJ/mol，利用盖斯定律，将①×3﹣②×2+③×2可得4NH3（g）+5O2（g）⇌4NO（g）+6 H2O（l），进而可计算反应热，以此解答；

（2）①反应在第2min到第4min时依据图表数据可知消耗氨气0.2mol/L，依据化学反应速率v=计算氨气的平均化学反应速率；再根据同一化学反应同一时间段内，各物质的反应速率之比等于计量数之比计算氧气的平均化学反应速率；

②根据物质的浓度变化判断反应方向；

③正逆反应速率相等，各组分浓度不变，说明达到平衡状态，由此分析各选项；

（3）①在CH2=CH2燃料电池中，燃料CH2=CH2作负极，发生失电子的氧化反应；

②CH2=CH2作负极，失电子发生气化反应；

③根据电解池的工作原理和双水解原理知识来回答．

【解析】
已知氢气的燃烧热为285.8 kJ/mol，则①2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）△H=﹣285.8×2 kJ/mol=﹣571.6kJ/mol，又知②N2（g）+3H2（g）=2NH3（g）△H=﹣92.4 kJ/mol；③N2（g）+O2（g）=2NO（g）△H=+180.6 kJ/mol，利用盖斯定律，将①×3﹣②×2+③×2可得4NH3（g）+5O2（g）⇌4NO（g）+6 H2O（l），△H=（﹣571.6kJ/mol）×3+6﹣（﹣92.4 kJ/mol）×2+（+180.6 kJ/mol）×2=﹣1168.8kJ/mol，

故答案为：﹣1168.8kJ/mol；

（2）①氨气的平均化学反应速率为v===0.015 mol/L．min，同一化学反应同一时间段内，各物质的反应速率之比等于计量数之比，所以氧气的平均化学反应速率为0.1875mol/L．min．

故答案为：0.1875mol/（L•min）；

②通通过图表知，反应物浓度增大，生成物浓度减小，所以平衡向逆反应方向移动，即向左移动，

A．使用催化剂，平衡不移动，故错误；

B．升高温度，平衡逆向移动，反应物浓度增大，生成物浓度减小，故正确；

C．减小压强，反应物浓度减小，生成物浓度减小，故错误；

D．增加O2的浓度，平衡正向移动，故错误；

故选：B；

③A．单位时间内生成n mol NO的同时，等效于消耗n mol NH3的同时生成n mol NH3，故正确；

B．条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化，说明正逆反应速率相等，达平衡状态，故正确；

C．百分含量w（NH3）=w（NO），而不是不变的状态，不一定平衡，故错误；

D．只要反应发生反应速率就符合v（NH3）：v（O2）：v（NO）：v（H2O）=4：5：4：6，所以不一定平衡，故错误；

E．若在恒温恒压下容积可变的容器中反应，混合气体的密度不再变化，说明气体的平均相对分子量不变，反应达平衡状态，故正确；

故选：ABE；

（3）①根据装置可以知道d处生成大量的水，所以c电极是通入的氧气，b口通入的物质为C2H4，故答案为：C2H4；

②d处生成大量的水，所以c电极是通入的氧气，为正极，发生电极反应为：O2+4e﹣+4H+=2H2O，负极发生氧化反应，电极反应式为：C2H4﹣12e ﹣+4H2O=2CO2+12H+，

故答案为：C2H4﹣12e ﹣+4H2O=2CO2+12H+；

③在电解池中，金属铝为阳极，发生电极反应：Al﹣3e﹣=Al3+，铝离子会和碳酸氢根离子之间发生双水解反应生成氢氧化铝沉淀和二氧化碳，即Al3++3HCO3﹣=Al（OH）3↓+3CO2↑，溶液逐渐变浑浊，故答案为：Al﹣3e﹣=Al3+、Al3++3HCO3﹣=Al（OH）3↓+3CO2↑．