Question

氢气是一种新型的绿色能源，又是一种重要的化工原料。

(1)氢气燃烧热值高。实验测得，在常温常压下，1 g H₂完全燃烧生成液态水，放出142.9 kJ热量。则H₂燃烧的热化学方程式为__________________________________________。

(2)氢氧燃料电池能量转化率高，具有广阔的发展前景。现用氢氧燃料电池进行下图所示实验：①氢氧燃料电池中，正极的电极反应式为__________________________________________

②上图装置中，某一铜电极的质量减轻3.2 g，则a极上消耗的O₂在标准状况下的体积为______________L。

(3)氢气是合成氨的重要原料，合成氨反应的热化学方程式如下：

N₂(g)+3H₂(g) 2NH₃(g)ΔH=-92.4 kJ/mol

①当合成氨反应达到平衡后，改变某一外界条件(不改变N₂、H₂和NH₃的量)，反应速率与时间的关系如下图所示。

图中t₁时引起平衡移动的条件可能是___________________其中表示平衡混合物中NH₃的含量最高的一段时间是_________________。②温度为T℃时，将2a mol H₂和a mol N₂放入0.5 L密闭容器中，充分反应后测得N₂的转化率为50%。则反应的平衡常数为________________。

Answer 1

(1)2H₂(g)+O₂(g)2H₂O(l)ΔH=-571.6 kJ·mol^-1

(2)①O₂+4e^-+2H₂O4OH^-②0.56

(3)①增大压强 t₂—t₃ ②4/a²

解析：(2)①氢氧燃料电池中，正极为通O₂的一极，在KOH溶液中发生反应式为O₂+4e^-+2H₂O4OH^-

②由关系式2Cu—O₂—4e^-可知a极上消耗O₂，n(O₂)==0.025 mol，V(O₂)=0.025 mol×22.4 L·mol^-1=0.56 L

(3)①t₁时刻，v(正)＞v(逆)，且都增大，平衡正向移动，可能是增大压强。t₃时刻，v(逆)＞v(正)，且都增大，平衡逆向移动，t₅—t₆时v(正)=v(逆)，且都增大，化学平衡不移动。

因此平衡混合物中NH₃含量最高的一段时间是t₂—t₃。

②               N₂+3H₂2NH₃

初始浓度      2a    4a             0

(mol·L^-1)

转化浓度a    3a   2a

(mol·L^-1)

平衡浓度a     a   2a

(mol·L^-1)

k=。