Question

运用化学反应原理研究NH₃的性质具有重要意义．回答下列问题：
（1）已知①4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂0（g）△H=-1266.8kJ/mol②N₂（g）+O₂（g）=2N0（g）△H=+180.5kJ/mol写出氨高温催化氧化的热化学方程式：

 

（2）氨气、空气可以构成碱性燃料电池，其电池反应原理为4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O．则负极的电极反应式为：

 

．
（3）恒容密闭容器中，合成氨反应3H₂（g）+N₂（g）

高温、高压

催化剂

2NH₃（g）的平衡常数K值和温度的关系如下：

温度/℃	200	300	400
K	1.0	0.86	0.5

①由上表数据可知，该反应为

 

反应（“吸热”或“放热”）
②理论上，为了增大平衡时H₂的转化率，可采取的措施是

 

（填字母序号）
a．增大压强    b．增大氢气浓度    c．升高温度    d．及时分离出产物中的氨
③400℃时，测得某时刻氨气、氮气、氢气的物质的量浓度分别为3mol/L、2mol/L、1mol/L时，该反应的v_（正）

 

v_（逆）（填“＞”、“=”或“＜”）．
（4）25℃时，将pH=3的盐酸和pH=11的氨水等体积混合，溶液中离子浓度由大到小的顺序为：

 

．

Answer 1

考点：化学平衡的计算,热化学方程式,原电池和电解池的工作原理,离子浓度大小的比较

专题：

分析：（1）已知：①4NH₃（g）+3O₂（g）═2N₂（g）+6H₂O（g）；△H=-1266.8kJ/mol；②N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）；△H=+180.5kJ/mol，利用盖斯定律可求知反应热；
（2）负极发生氧化反应；
（3）①分析平衡常数随温度变化结合平衡移动原理判断；
②为了增大平衡时H₂的转化率，平衡正向进行分析选项；
③依据浓度商和平衡常数比较得到反应进行的方向；
（4）pH=3的盐酸和pH=11的氨水等体积混合，体系为NH₄Cl溶液和NH₃．H₂O，氨水过量较多，溶液呈碱性：c（NH₄⁺）＞c（OH^-）＞c（Cl^-）＞c（H⁺）；

解答： 解：（1）已知：①4NH₃（g）+3O₂（g）═2N₂（g）+6H₂O（g）△H=-1266.8kJ/mol，
②N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=+180.5kJ/mol，
利用盖斯定律①-2×②可得：4NH₃（g）+5O₂（g）

催化剂  .

△

4NO（g）+6H₂O（g）；△H=-905.8KJ/mol，
故答案为：4NH₃（g）+5O₂（g）

催化剂  .

△

4NO（g）+6H₂O（g）；△H=-905.8KJ/mol；
（2）负极发生氧化反应，氨气被氧化生产氮气，电极反应式为2NH₃-6e^-+6OH^-=N₂+6H₂O，
故答案为：2NH₃-6e^-+6OH^-=N₂+6H₂O；
（3）①图表中平衡常数随温度升高减小，说明平衡逆向进行，逆向是吸热反应，正向是放热反应；
故答案为：放热；
②反应是N₂+3H₂

催化剂    .

高温高压

2NH₃，反应是气体体积减小的放热反应，为了增大平衡时H₂的转化率，平衡正向进行分析，
a．增大压强，平衡正向进行，氢气转化率增大，故a符合；             
b．使用合适的催化剂，改变反应速率，不能改变平衡，氢气转化率不变，故b不符合；
c．升高温度平衡逆向进行，氢气转化率减小，故c不符合；              
d．及时分离出产物中的NH₃，平衡正向进行，氢气转化率增大，故d符合；
故答案为：ad；
③Qc=

3 2

2×1 3

=4.5＞K=0.5，说明反应向逆反应方向进行，因此v_正（N₂）＜v_逆（N₂），
故答案为：＜；
（4）pH=3的盐酸和pH=11的氨水等体积混合，体系为NH₄Cl溶液和NH₃．H₂O，氨水过量较多，溶液呈碱性：c（NH₄⁺）＞c（Cl^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；故答案为：c（NH₄⁺）＞c（Cl^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；

点评：本题考查了反应热的计算、燃料电池电极反应式的书写、化学平衡问题、离子浓度大小的比较，综合性很强，明确溶液中的溶质是离子浓度大小比较的基础，注意结合电荷守恒来分析解答．