Question

氮的氢化物——氨，是重要的化工原料，在工农业生产中有广泛的应用。而烟气中的NO_x必须脱除（即脱硝）后才能排放。

（1）合成氨原料氢气的一个制备反应为：CO＋H₂O(g)CO₂+H₂

①t℃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保持温度不变，向上述平衡体系中再加入0.1molCO，当反应重新建立平衡时，水蒸气的总转化率α(H₂O)＝______________________。

（2）NH₃和O₂在铂系催化剂作用下从145℃就开始反应：

4NH₃(g)＋5O₂(g)4NO(g)＋6H₂O(g)；

△H＝-905kJ·mol^-1

不同温度下NO产率如图所示。温度高于900℃时，

NO产率下降的原因____________。

（3）已知：CH₄(g)＋2O₂(g)＝CO₂(g)＋2H₂O(l)；ΔH＝-890.3kJ·mol^-1

N₂(g)＋O₂(g)＝2NO(g)；          ΔH＝＋180kJ·mol^-1

CH₄可用于脱硝，其热化学方程式为______________________。

     (4) 以NO₂、O₂、熔融NaNO₃组成的燃料电池装置如下图所示，

在使用过程中石墨I电极反应生成一种氧化物Y，有关电极

反应可表示为_________。

Answer

27．（15分）

（1）①1（3分）；②50％（3分）；（2）温度高于900℃时，平衡向左移动。（3分）

（3） CH4(g)＋4NO(g)=CO2(g)＋2N2(g)＋2H2O(l)，ΔH＝－1250.3 kJ·mol－1（3分）

（4）NO2＋NO3－－e－＝N2O5 （3分）

【解析】

试题分析：（1）①根据题意：CO＋H2O(g)CO2+H2

初始浓度(mol/L)： 0.2 0.3 0 0

变化浓度(mol/L) 0.12 0.12 0.12 0.12

平衡时的浓度(mol/L) 0.08 0.18 0.12 0.12

则K=(0.12×0.12)÷(0.08×0.18)=1.

②保持温度不变，向上述平衡体系中再加入0.1molCO，相当于充入0.3molCO和0.3mol水蒸气，设

H2O的转化了xmol，CO＋H2O(g)CO2+H2

初始浓度(mol/L)： 0.3 0.3 0 0

变化浓度(mol/L) x x x x

平衡时的浓度(mol/L) 0.3-x 0.3-x x x

则K=x2÷(0.3-x)2=1，x=0.15，水蒸气的总转化率α（H2O）=0.15÷0.3×100%=50%.

（2）对于放热反应，温度升高，化学平衡向逆向移动，反应4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)△H＜0，所以温度高于900℃时，平衡向左移动，NO产率下降的原因。

（3）①CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l)；ΔH＝-890.3kJ·mol-1，②N2(g)＋O2(g)＝2NO(g)； ΔH＝

＋180kJ·mol-1，根据盖斯定律，ΔH＝①-②×2=-890.3-180×2=－1250.3 kJ·mol－1，所以CH4脱硝的热化学方程式为CH4(g)＋4NO(g)=CO2(g)＋2N2(g)＋2H2O(l)，ΔH＝－1250.3 kJ·mol－1。

（4）以NO2、O2、熔融NaNO3组成的燃料电池是原电池，在使用过程中石墨I电极通入的是NO2气体，石墨Ⅰ是原电池的负极，NO2发生氧化反应生成一种氧化物Y，则Y为N2O5，所以电极反应可表示为NO2＋NO3－－e－＝N2O5

考点：考查化学平衡常数、平衡转化率的计算，盖斯定律的应用，燃料电池等知识。