Question

對含氮物質的研究和利用有著極為重要的意義。
（1）N₂、O₂和H₂相互之間可以發生化合反應，已知反應的熱化學方程式如下：
N₂(g)+O₂(g)=2NO(g)     H=+180．5kJ·mol^-1；
2H₂(g)+O₂(g)=2H₂O(g)   H =-483．6 kJ·mol^-1；
N₂(g)+3H₂(g)=2NH₃(g)   H =-92．4 kJ·mol^-1。
則氨的催化氧化反應的熱化學方程式為                。
（2）汽車尾氣凈化的一個反應原理為：2NO(g)+2CO(g)N₂(g)+2CO₂(g)  H<0。
一定溫度下，將2．8mol NO、2．4mol CO通入固定容積為2L的密閉容器中，反應過程中部分物質的物質的量變化如圖所示。

①NO的平衡轉化率為   ，0~20min平均反應速率v(NO)為             。25min時，若保持反應溫度不變，再向容器中充入CO、N₂各0．8 mol，則化學平衡將         移動(填“向左”、“向右”或“不”)。
②若只改變某一反應條件X，反應由原平衡I達到新平衡II，變量Y的變化趨勢如下圖所示。下列說法正確的是      (填字母代號)。

催化劑

（3）某化學小組擬設計以N₂和H₂為電極反應物，以HCl—NH₄Cl為電解質溶液制成燃料電池，則該電池的正極反應式為                 。假設電解質溶液的體積不變，下列說法正確的是         (填字母代號)。
a．放電過程中，電解質溶液的pH保持不變
b．溶液中的NH₄Cl濃度增大，但Cl^-離子濃度不變
c．每轉移6．0210²³個電子，則有標準狀況下11．2L電極反應物被氧化
d．為保持放電效果，電池使用一段時間需更換電解質溶液

Answer 1

（1）4NH₃(g)+5O₂(g)4NO(g) +6H₂O(g) ΔH＝﹣905kJ·mol^-1（3分）
（2）① 28.6%（2分）  0.02 mol·L^-1·min^-1（2分） 向左（2分）
② b（3分）
（3） N₂+8H⁺+6e^-＝2NH₄⁺（3分）Bcd（3分）

試題分析：（1）先寫出NH₃與O₂反應的化學方程式，并注明物質的狀態，然后根據蓋斯定律求算?H，?H=2×?H₁+3×?H₂—2×?H₃=﹣905kJ·mol^-1，可得熱化學方程式：4NH₃(g)+5O₂(g)4NO(g) +6H₂O(g) ΔH＝﹣905kJ·mol^-1。
（2）①根據三段式進行計算，2NO(g)+2CO(g)N₂(g)+2CO₂(g)
起始濃度（mol?L?¹）    1.4     1.2       0      0
轉化濃度（mol?L?¹）    0.4     0.4       0.2    0.4
平衡濃度（mol?L?¹）    1.0     0.8       0.2    0.4
則NO的轉化率為：0.4mol/L÷1.4mol/L×100%=28.6%；0~20min平均反應速率v(NO)=0.4mol/L÷20min=" 0.02" mol·L^-1·min^-1；根據平衡濃度可求出平衡常數K=0.2×0.4²÷（1²×0.8²）=0.05，加入CO、N₂后Q=0.6×0.4²÷（1²×1.2²）=0.22，因為Q>K，所以平衡向左移動。
②a、壓強增大，化學平衡常數不變，不符合圖像，錯誤；b、因為該反應為放熱反應，溫度升高，平衡向左移動，所以CO濃度增大，符合圖像，正確；c、因為該反應為放熱反應，溫度升高，平衡向左移動，所以N₂的體積分數減小，不符合圖像，錯誤；d、催化劑不影響化學平衡，NO的平衡轉化率不變，不符合圖像，錯誤。
（3）N₂的氧化性大于H₂，所以正極上N₂得電子，根據化合價的變化可得電解方程式：N₂+8H⁺+6e^-＝2NH₄⁺；a、該燃料電池的總反應為：N₂+3H₂+2H⁺=2NH₄⁺，消耗了H⁺，所以pH增大，錯誤；b、根據電池反應，生成了NH₄⁺，所以溶液中的NH₄Cl濃度增大，但Cl^-離子濃度不變，正確；c、H₂被氧化，電子轉移為：H₂ ~ 2e?，所以每轉移6．0210²³個電子，則有標準狀況下11．2L電極反應物被氧化，正確；d、隨著電池反應的進行，NH₄⁺的濃度越大，所以為保持放電效果，電池使用一段時間需更換電解質溶液，正確。