Question

【题目】研究氮及其化合物对化工生产有重要意义。

(1)已知：①N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH1

②2NH3(g)N2(g)+3H2(g) △H2

③2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H3

则热化学方程式：4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g)△H=__(用△H1、△H2、△H3表示)。

(2)在2L密闭绝热容器中，投入4mol N2和6mol H2，在一定条件下生成NH3，测得不同温度下，平衡时NH3的物质的量数据如下表：

温度/K	T1	T2	T3	T4
n(NH3)/mol	3.6	3.2	2.8	2.0

①下列能说明该反应已达到平衡状态的是__。

A．3v正(H2)=2v逆(NH3) B．容器内气体压强不变

C．混合气体的密度不变 D．混合气的温度保持不变

②温度T1__(填“>”<”或“=”)T3。

③在T3温度下，达到平衡时N2的转化率为__。

(3)N2O4为重要的火箭推进剂之一。N2O4与NO2转换的热化学方程式为N2O4(g)2NO2(g) △H。上述反应中，正反应速率v正=k正·p(N2O4)，逆反应速率v逆=k逆·p2(NO2)，其中k正、k逆为速率常数，则该反应的化学平衡常数Kp为__(以k正、k逆表示)。若将一定量N2O4投入真空容器中恒温恒压分解(温度298K、压强110kPa)，已知该条件下k逆=5×102kPa-1·s-1，当N2O4分解10%时，v逆=__kPa·s-1。

(4)以连二亚硫酸盐(S2O42-)为还原剂脱除烟气中的NO，并通过电解再生，装置如图。阴极的电极反应式为__，电解槽中的隔膜为__(填“阳”或“阴”)离子交换膜。每处理1mol NO，电路中通过电子的物质的量为__。

Answer 1

【答案】2△H2-3△H1+3△H3 BD < 35% 2×105 2HSO3-+4H++2e-=S2O42-+2H2O 阳 2mol

【解析】

(1)已知：①N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH1

②2NH3(g)N2(g)+3H2(g) △H2

③2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H3

利用盖斯定律，便可求出热化学方程式：4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g) △H；

(2)①A．3v正(H2)=2v逆(NH3)，则v正(H2)：v逆(NH3)=2：3；

B．容器内气体压强不变，则反应前后气体分子数不变；

C．混合气体的质量不变、体积不变，密度始终不变；

D．混合气的温度保持不变，则反应物的物质的量不再发生改变；

②从T1到T3，n(NH3)减小，说明平衡逆向移动，由此可确定温度T1与T3的关系；

③T在T3温度下，可利用三段式，求出达到平衡时N2的转化率；

(3)平衡时，v正= v逆，由此可求出该反应的化学平衡常数Kp；假设将1mol N2O4投入真空容器中恒温恒压分解(温度298K、压强110kPa)，已知该条件下k逆=5×102kPa-1·s-1，当N2O4分解10%时，由反应式N2O4(g)2NO2(g)，可求出生成NO20.2mol，p(NO2)=，由此可求出v逆；

(4)由图中可以看出，在阴极，SO32-→S2O42-，则阳极应为H2O失电子生成H+和O2，由此可写出阴极的电极反应式，电解槽中的隔膜类型，在NO吸收柱内发生反应S2O42-+2NO=2SO32-+N2，由此可算出每处理1mol NO，电路中通过电子的物质的量。

(1)已知：①N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH1

②2NH3(g)N2(g)+3H2(g) △H2

③2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H3

利用盖斯定律，将2×②-3×①+3×③，便可求出热化学方程式：4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g) △H=2△H2-3△H1+3△H3；答案为：2△H2-3△H1+3△H3；

(2)①A．3v正(H2)=2v逆(NH3)，则v正(H2)：v逆(NH3)=2：3，速率之比不等于化学计量数之比，反应未达平衡，A不合题意；

B．容器内气体压强不变，则反应前后气体分子数不变，反应达平衡状态，B符合题意；

C．混合气体的质量不变、体积不变，密度始终不变，不一定达平衡状态，C不合题意；

D．混合气的温度保持不变，则反应物的物质的量不再发生改变，反应达平衡状态，D符合题意；因此BD符合题意，答案为：BD；

②合成氨反应为放热反应，从T1到T3，n(NH3)减小，说明平衡逆向移动，从而表明温度升高，即温度T1<T3；答案为：<；

③T3温度下，在2L密闭绝热容器中，投入4mol N2和6mol H2，平衡时生成NH3 2.8mol，

建立三段式如下：

达到平衡时N2的转化率为=35%；答案为：35%；

(3)平衡时，v正= v逆，k正·p(N2O4)= k逆·p2(NO2)，该反应的化学平衡常数Kp== ；假设将1mol N2O4投入真空容器中恒温恒压分解(温度298K、压强110kPa)，已知该条件下k逆=5×102kPa-1·s-1，当N2O4分解10%时，由反应式N2O4(g)2NO2(g)，可求出生成NO2 0.2mol，p(NO2)=，由此可求出v逆=k逆×p2(NO2)= 5×102kPa-1·s-1×()2=2×105 kPa·s-1；答案为：；2×105；

(4)由图中可以看出，在阴极，SO32-→S2O42-，则阳极应为H2O失电子生成H+和O2，由此可写出阴极的电极反应式2HSO3-+4H++2e-=S2O42-+2H2O；因为阳极生成H+，而阴极消耗H+，所以H+应从阳极迁移到阴极，电解槽中的隔膜应为阳离子交换膜；在NO吸收柱内发生反应S2O42-+2NO=2SO32-+N2，依据电子守恒，可算出每处理1mol NO(N 由+2价降为0价)，电路中通过电子的物质的量2mol；答案为：2HSO3-+4H++2e-=S2O42-+2H2O；阳；2mol。