题目

题型：不详难度：来源：

利用N₂和H₂可以实现NH₃的工业合成，而氨又可以进一步制备硝酸，在工业上一般可进行连续生产。请回答下列问题：
（1）已知：N₂(g)+O₂(g) = 2NO(g)           △H=+180．5kJ/mol
N₂(g)+3H₂(g)  2NH₃(g)    △H=－92．4kJ/mol
2H₂(g)+O₂(g) = 2H₂O(g)         △H=－483．6kJ/mol
写出氨气经催化氧化完全生成一氧化氮气体和水蒸气的热化学方程式为
           。
（2）某科研小组研究：在其他条件不变的情况下，改变起始物氢气的物质的量对N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g)反应的影响。
实验结果如图所示：

（图中T表示温度，n表示物质的量）
①图像中T₂和T₁的关系是：T₂           T₁（填“高于”“低于”“等于”“无法确定”）
②比较在a、b、c三点所处的平衡状态中，反应物N₂ 的转化率最高的是（填字母）。                     。
③若容器容积为1L，在起始体系中加入1mol N₂ ，n=3mol反应达到平衡时H₂的转化率为60%，则此 条件下（T₂），反应的平衡常数K=               。保持容器体积不变，再向容器中加入1mol N₂，3mol H₂反应达到平衡时，氢气的转化率将
（填“增大”、“减”或“不变”）。
（3）N₂O₅是一种新型硝化剂，其性质和制备受到人们的关注。
①一定温度下，在恒容密闭容器中N₂O₅可发生下列反应：
2N₂O₅(g)4NO₂(g)＋O₂(g) ΔH＞0下表为反应在T₁温度下的部分实验数据

t/s	0	50	100
c(N2O5)/mol·L—1	5．0	3．5	2．4

 
则50s内NO₂的平均生成速率为                    。
②现以H₂、O₂、熔融盐Na₂CO₃组成的燃料电池，采用电解法制备N₂O₅，装置如图所示，其中Y为CO₂。

写出石墨I电极上发生反应的电极反应式                              。
在电解池中生成N₂O₅的电极反应式为                                 。

答案

（1）4NH₃(g)+5O₂(g)=4NO(g)+6H₂O(g)    △H ="-905" ．0kJ/mol
（2）①低于 ②c   ③25/12； 增大
（3）①0．06mol•L^-1•s^-1
②H₂ + CO₃^2-－－2e^－  =  CO₂  +  H₂O
阳极：N₂O₄ + 2HNO₃ - 2e^—  =  2N₂O₅ +  2H⁺

解析

试题分析：（1）氨气和氧气反应生成一氧化氮和水，由所给热化学方程式
N₂(g)+O₂(g) = 2NO(g)           △H=+180．5kJ/mol    ①
N₂(g)+3H₂(g)  2NH₃(g)    △H=－92．4kJ/mol     ②
2H₂(g)+O₂(g) = 2H₂O(g)         △H=－483．6kJ/mol     ③
根据盖斯定律得（①－②）×2＋③×3可得所求，答案是4NH₃(g)+5O₂(g)=4NO(g)+6H₂O(g)△H =-905．0kJ/mol
（2）①T₂的氨气含量高于T₁的氨气含量，温度低对合成氨有利，所以T₂低于T₁
②a、b、c三点中c点的氢气的物质的量最大，根据化学平衡中增大一种反应物的量，会增大另一种反应物的转化率，所以c点的氮气的转化率最高；
③氢气的起始浓度为3mol/L，氮气的起始浓度为1mol/L，氢气的转化率为60%，所以平衡时：c(H₂)= 1．2mol/L，c(N₂)=0．4mol/L,c(NH₃)=1．2 mol/L，所以化学平衡常数K= c(NH₃)²/c(N₂)·c(H₂)³=25/12
(3) ①50s内N₂O₅浓度减少1．5mol/L，则NO₂的浓度增加3 mol/L，所以NO₂的平均生成速率为3 mol/L/50s=0．06mol•L^-1•s^-1
②左池为氢氧燃料电池装置，石墨I电极上发生氧化反应，电极反应式为H₂ + CO₃^2-－－2e^－  =  CO₂  + H₂O
右池为电解池装置，N₂O₅在阳极生成，石墨Ⅱ为阳极，发生氧化反应，电极反应式为：阳极：N₂O₄ + 2HNO₃ -2e^— =2N₂O₅ +2H⁺