Question

【題目】在工業(yè)上，合成氨與制備硝酸一般可連續(xù)生產(chǎn)，流程如下：

（1）合成塔中發(fā)生反應(yīng)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H<0。下表為不同溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)。由此可推知，表中T1___________300℃(填“>”、“<”或“=”)。

（2）氨氣在純氧中燃燒，生成一種單質(zhì)和水，科學(xué)家利用此原理，設(shè)計(jì)成氨氣—氧氣燃料電池，電解質(zhì)溶液為KOH，則負(fù)極電極發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為___________________。

（3）在80℃時(shí)，將銅與濃硝酸反應(yīng)得到的0.40mol N2O4氣體充入2L已經(jīng)抽空的固定的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)N2O4 (g)2NO2(g)，△H>0，隔一段時(shí)間對(duì)該容器內(nèi)的物質(zhì)進(jìn)行分析，得到如下數(shù)據(jù)：

①計(jì)算a=_________，此溫度時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=____________；

②改變條件使反應(yīng)重新達(dá)到平衡，能使c(NO2)/c(N2O4)值變小的措施有___________(填序號(hào))。

A．增大N2O4的起始濃度 B．升高溫度 C．使用高效催化劑 D．向混合氣體中通入稀有氣體

（4）硝酸廠的尾氣直接排放將污染空氣。目前科學(xué)家探索利用燃料氣體中的甲烷將氮的氧化物還原為氮?dú)夂退�，反�?yīng)機(jī)理為：CH4(g)+4NO2(g)4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=﹣574kJmol﹣1

CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=﹣1160kJmol﹣1

則甲烷直接將NO2還原為N2的熱化學(xué)方程式為：____________________ ．

Answer 1

【答案】（1）<；

（2）2NH3-6e-+6OH-= N2+6H2O；

（3）①0.28，1.8；②A；

（4）CH4(g)+2NO2(g)=CO2(g)+2H2O(g)+N2(g)△H=-867kJmol-1。

【解析】

試題分析：（1）對(duì)于放熱反應(yīng)，溫度越高，則化學(xué)平衡逆向移動(dòng)，導(dǎo)致平衡常數(shù)減小，所以T1＜300℃，故答案為：＜；

（2）氨氣在純氧中燃燒，生成氮?dú)夂退�，化學(xué)方程式為：4NH3+5O24N2+6H2O，在燃料電池中，燃料做負(fù)極，則通入氨氣的電極是負(fù)極，堿性條件下，該電極發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O，故答案為： 2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O；

（3）①生成0.24mol二氧化氮需要0.12mol四氧化二氮分解，a=0.40mol-0.12mol=0.28mol；

結(jié)合化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算

N2O4(g)2NO2(g)

起始量(mol) 0.4 0

變化量(mol) 0.3 0.6

平衡量(mol) 0.1 0.6

K==1.8mol/L，故答案為：0.28mol；1.8mol/L；

②若使c(NO2)/c(N2O4)值變小，需使平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。A、增大N2O4的起始濃度，按勒夏特列原理，平衡移動(dòng)的結(jié)果只能減弱這種改變，不能消除，所以，c(NO2)/c(N2O4)值變小，故A正確；B、升高溫度會(huì)使平衡向生成二氧化氮的方向移動(dòng)，會(huì)使c(NO2)/c(N2O4)值變大，故B錯(cuò)誤；C、催化劑只能加快化學(xué)反應(yīng)速率，不會(huì)影響平衡移動(dòng)，故C錯(cuò)誤；D、向混合氣體中通入稀有氣體，反應(yīng)物和生成物濃度不變，不影響平衡移動(dòng)，c(NO2)/c(N2O4)值不變，故D錯(cuò)誤；故答案為：A；

（4）將兩個(gè)方程式相加然后除以2即得甲烷直接將NO2還原為N2的熱化學(xué)方程式，反應(yīng)方程式為CH4(g)+2NO2(g)=CO2(g)+2H2O(g)+N2(g)△H=-867kJmol-1，故答案為：CH4(g)+2NO2(g)=CO2(g)+2H2O(g)+N2(g)△H=-867kJmol-1。