Question

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

（1）已知氢气的燃烧热为285．8 kJ/mol。

N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）  △H=－92．4 kJ/mol;

H₂O（1）=H₂O（g）△H=+44．0 kJ/mol;

N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180．6 kJ/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下表：

①反应在第2 min到第4 min时，O₂的平均反应速率为                   。

②反应在第6 min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）+6 H₂ O（g）达到平衡状态的是        （填序号）。

A．单位时间内生成n mol NO的向时，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）：u（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CH₃OH－O₂燃料电池的工作原理如图所示。

①该电池工作时，b口通入的物质为____      。

②该电池正极的电极反应式为：                         。

③以此电池作电源，在实验室中模拟铝制品表面“钝化”处理（装置如图所示）的过程中，发现溶液逐渐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）－904.8kJ·mol－1 （2）①0.1875mol/(L·min) ②B ③ ABE

（3）①CH3OH ②O2＋4e－＋4H＋=2H2O ③Al3＋＋3HCO3－=Al(OH)3＋3CO2(Al－3e－＋3HCO3-Al(OH)3＋3CO2也给分)

【解析】

试题分析：（1）H2（g）+1/2O2（g）═H2O（l）△H=－285.8kJ·mol－1①

N2（g）+3H2（g） 2NH3（g） △H=－92．4 kJ/mol ②

H2O（1） H2O（g）△H=+44．0 kJ/mol ③

N2（g）+O2（g） 2NO（g）△H=+180．6 kJ/mol ④

根据盖斯定律，由方程式①×6－②×2③×6+④×2得工业制硝酸的主要反应为：4NH3（g）+5O2（g）4NO（g）+6 H2O（g）△H＝－904.8kJ·mol－1；

（2））①氨气的平均化学反应速率为v= = =0.015 mol·L－1·min－1，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－1·min－1；

②通过图表比较起始到第6min和第6min到第8min时知，反应物浓度变大和生成物浓度变小，逆向移动，所以改变的条件是升高温度；B正确，使用催化剂，平衡不移动，A错误；减小压强和增加O2的浓度，正向移动，CD错误；故答案为：B；

③A．单位时间内生成n mol NO的向时，生成n mol NH3，说明v正=v逆，A正确；

B．条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化，方程式两边气体的化学计量数之和不相等，气体的物质的量是个变化的量，气体的质量始终不变，所以混合气体的平均相对分子质量不变，证明正逆反应速率相等，达到了平衡状态，B正确；

C．百分含量w（NH3）=w（NO），不能说明v正=v逆，C错误；

D．反应速率v（NH3）：u（O2）：v（NO）：v（H2O）=4：5：4：6，不能说明v正=v逆，D错误；

E．由于反应方程式两边气体的质量不变，容器的容积不变，所以混合气体的密度可变，因此混合气体的密度是一个变量，可以判断是否达到了平衡状态，E正确；

（3）①在甲醇燃料电池中，燃料甲醇作负极，氧气作正极，电解质中的阳离子移向正极，所以c口通入的物质为氧气，b口通入的物质为甲醇； ②该电池正极是氧气发生得电子的还原反应，电极反应式为：O2+4e－+4H＋=2H2O， ③在电解池中，金属铝为阳极，发生电极反应：Al→Al3＋+3e－，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：Al3＋＋3HCO3－=Al(OH)3＋3CO2(Al－3e－＋3HCO3－=Al(OH)3＋3CO2)。

考点：考查学生有关化学反应原理的综合题目。