Question

【題目】目前工業合成氨的原理是N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) △H=-93.0kJ/mol

（1）已知一定條件下：2N2(g)+6H2O(l)=4NH3(g)+3O2(g) △H=-+1530.0kJ/mol。則氫氣燃燒熱的熱化學方程式為_________________。

（2）如下圖，在恒溫恒容裝置中進行合成氨反應。

①表示N2濃度變化的曲線是_________。

②前25min內，用H2濃度變化表示的化學反應速率是_____________。

③在25min末剛好平衡，則平衡常數K=___________。

（3）在恒溫恒壓裝置中進行工業合成氨反應，下列說法正確的是_______________。

A．氣體體積不再變化，則已平衡

B．氣體密度不再變化，尚未平衡

C．平衡后，往裝置中通入一定量Ar，壓強不變，平衡不移動

D．平衡后，壓縮容器，生成更多NH3

（4）電廠煙氣脫氮的主反應為：4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g) △H<0

副反應為：2NH3(g)+8NO(g)=5N2O(g)+3H2O(g) △H>0

平衡混合氣中N2與N2O含量與溫度的關系如下圖所示。

請回答：在400～600K時，平衡混合氣中N2含量隨溫度的變化規律是______，導致這種規律的原因是_________（任答合理的一條原因）。

（5）直接供氨式燃料電池是以NaOH溶液為電解質溶液，電池反應為4NH3＋3O2=2N2+6H2O。則負極電極反應式為_______________。

Answer 1

【答案】 H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH＝－286.0kJ·mol－1 C 0.12mol·L－1·min－1 (或0.15) AD 隨溫度升高，N2的含量降低 主反應為放熱反應，升溫使主反應的平衡左移(或副反應為吸熱反應，升溫使副反應的平衡右移，降低了NH3和NO的濃度，使主反應的平衡左移) 2NH3＋6OH――6e－===N2＋6H2O

【解析】（1）已知：①2N2(g)+6H2O(l)=4NH3(g)+3O2(g) △H=+1530.0kJ/mol，②N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) △H=-93.0kJ/mol，根據蓋斯定律，（②×2-①）÷6可得：H2(g)＋O2(g)＝H2O(l) ΔH＝－286.0kJ·mol－1；（2）①根據圖象可知，反應進行到25min時曲線A減少了6mol/L-3mol/L＝3mol/L，C減少了2.0mol/L-1.0mol/L=1.0mol/L，因此根據方程式可知表示N2濃度變化的曲線是C；②前25 min內，氫氣濃度減少了3mol/L，則用H2濃度變化表示的化學反應速率是3mol/L÷25min=0.12mol·L－1·min－1；③在25 min末剛好平衡，此時氮氣、氫氣和氨氣的濃度分別是1.0mol/L、3mol/L、2mol/L，則平衡常數K=c2(NH3)/c(N2)×c3(H2)＝22/1×33

＝4/27；（3）A．正反應是氣體物質的量減小的反應，恒溫恒壓下，隨反應進行體積減少，因此在恒溫恒壓下氣體體積不再變化時已平衡，A正確；B．在反應過程中質量始終不變，但容器容積是變化的，所以密度是變化的，因此氣體密度不再變化說明反應達到平衡，B錯誤；C．平衡后，往裝置中通入一定量Ar，壓強不變，容器容積增加，濃度降低，平衡向逆反應方向移動，C錯誤；D．平衡后，壓縮容器，壓強增大，平衡向正反應方向進行，因此生成更多NH3，D正確，答案選AD；（4）根據圖象可知，在400K～600K時，平衡混合氣中N2含量隨溫度的升高逐漸降低；主反應為放熱反應，升高溫度，平衡向著逆向移動，氮氣的含量減小；（5）燃料電池的負極上發生燃料失去電子的氧化反應，電解質溶液顯堿性，則負極反應式為2NH3＋6OH－―6e－＝N2＋6H2O。