Question

运用化学反应原理研究碳、氮、硫的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。

I.氨为重要的化工原料，有广泛用途。

(1)合成氨中的氢气可由下列反应制取：

a.CH₄(g)+H₂O(g)CO(g)+3H₂(g)      ∆H₁=+216.4kJ/mol

b.CO(g)+H₂O(g)CO₂(g)+H₂(g)     ∆H₂=–41.2kJ/mol

则反应CH₄(g)+2H₂O(g)CO₂(g)+4H₂(g)∆H=__。

(2)起始时投入氮气和氢气的物质的量分别为1mol、3mol，在不同温度和压强下合成氨。平衡时混合物中氨的体积分数与温度的关系如图。

①恒压时，反应一定达到平衡状态的标志是__(填序号)。

A.N₂和H₂的转化率相等

B.反应体系密度保持不变

C.保持不变

D.=2

②P₁__P₂(填“>”“<”“=”或“不确定”，下同)；反应的平衡常数：B点__D点。

③C点H₂的转化率为__；在A、B两点条件下，该反应从开始到平衡时生成氮气的平均速率：v(A)___v(B)。

Ⅱ.用间接电化学法去除烟气中NO的原理如图所示。

(3)已知阴极室溶液呈酸性，则阴极的电极反应式为__。反应过程中通过质子交换膜(ab)的H⁺为2mol时，吸收柱中生成的气体在标准状况下的体积为__L。

Answer

+175.2kJ/mol BC < > 66.7% < 2SO+4H++2e-=S2O+2H2O 11.2

【解析】

利用盖斯定律求反应热；达到平衡时，正、逆反应速率相等，各物质的浓度不变，气体的总物质的量不变，以此判断；增大压强，平衡正向移动，平衡混合气体中氨气的百分含量增大；升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小；起始时投入氮气和氢气分别为1mol、3mol，反应的方程式为N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)，C点氨气的含量为50%，结合方程式计算；压强越大、温度越高，反应速率越快；根据图示可知，阴极通入的发生得电子的还原反应生成，结合溶液为酸性书写阴极反应式；写出电解池的总反应，根据通过的氢离子物质的量可知转移电子的物质的量，吸收柱中生成的气体为氮气，然后利用电子守恒计算氮气的物质的量，最后根据V=n·Vm计算标况下体积。

I.(1)已知a.CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ∆H1=+216.4kJ/mol

b.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ∆H2=–41.2kJ/mol

将a+b，可得CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g) ∆H= (+216.4-41.2)kJ/mol=+175.2kJ/mol；

(2)①A.N2和H2的起始物料比为1：3，且按照1：3反应，则无论是否达到平衡状态，转化率都相等，N2和H2转化率相等不能用于判断是否达到平衡状态，A错误；

B.气体的总质量不变，由于该反应的正反应是气体体积减小的反应，恒压条件下，当反应体系密度保持不变时，说明体积不变，则达到平衡状态，B正确；

C. 保持不变，说明氢气、氨气的浓度不变，反应达到平衡状态，C正确；

D.达平衡时各物质的浓度保持不变，但不一定等于化学计量数之比， =2不能确定反应是否达到平衡状态，D错误；

故合理选项是BC；

②由于该反应的正反应是气体体积减小的反应，增大压强，平衡正向移动，平衡混合气体中氨气的百分含量增大，由图象可知P1