Question

【题目】目前工业合成氨的原理是N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) △H=-93.0kJ/mol

（1）已知一定条件下：2N2(g)+6H2O(l)=4NH3(g)+3O2(g) △H=-+1530.0kJ/mol。则氢气燃烧热的热化学方程式为_________________。

（2）如下图，在恒温恒容装置中进行合成氨反应。

①表示N2浓度变化的曲线是_________。

②前25min内，用H2浓度变化表示的化学反应速率是_____________。

③在25min末刚好平衡，则平衡常数K=___________。

（3）在恒温恒压装置中进行工业合成氨反应，下列说法正确的是_______________。

A．气体体积不再变化，则已平衡

B．气体密度不再变化，尚未平衡

C．平衡后，往装置中通入一定量Ar，压强不变，平衡不移动

D．平衡后，压缩容器，生成更多NH3

（4）电厂烟气脱氮的主反应为：4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g) △H<0

副反应为：2NH3(g)+8NO(g)=5N2O(g)+3H2O(g) △H>0

平衡混合气中N2与N2O含量与温度的关系如下图所示。

请回答：在400～600K时，平衡混合气中N2含量随温度的变化规律是______，导致这种规律的原因是_________（任答合理的一条原因）。

（5）直接供氨式燃料电池是以NaOH溶液为电解质溶液，电池反应为4NH3＋3O2=2N2+6H2O。则负极电极反应式为_______________。

Answer 1

【答案】 H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH＝－286.0kJ·mol－1 C 0.12mol·L－1·min－1 (或0.15) AD 随温度升高，N2的含量降低 主反应为放热反应，升温使主反应的平衡左移(或副反应为吸热反应，升温使副反应的平衡右移，降低了NH3和NO的浓度，使主反应的平衡左移) 2NH3＋6OH――6e－===N2＋6H2O

【解析】（1）已知：①2N2(g)+6H2O(l)=4NH3(g)+3O2(g) △H=+1530.0kJ/mol，②N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) △H=-93.0kJ/mol，根据盖斯定律，（②×2-①）÷6可得：H2(g)＋O2(g)＝H2O(l) ΔH＝－286.0kJ·mol－1；（2）①根据图象可知，反应进行到25min时曲线A减少了6mol/L-3mol/L＝3mol/L，C减少了2.0mol/L-1.0mol/L=1.0mol/L，因此根据方程式可知表示N2浓度变化的曲线是C；②前25 min内，氢气浓度减少了3mol/L，则用H2浓度变化表示的化学反应速率是3mol/L÷25min=0.12mol·L－1·min－1；③在25 min末刚好平衡，此时氮气、氢气和氨气的浓度分别是1.0mol/L、3mol/L、2mol/L，则平衡常数K=c2(NH3)/c(N2)×c3(H2)＝22/1×33

＝4/27；（3）A．正反应是气体物质的量减小的反应，恒温恒压下，随反应进行体积减少，因此在恒温恒压下气体体积不再变化时已平衡，A正确；B．在反应过程中质量始终不变，但容器容积是变化的，所以密度是变化的，因此气体密度不再变化说明反应达到平衡，B错误；C．平衡后，往装置中通入一定量Ar，压强不变，容器容积增加，浓度降低，平衡向逆反应方向移动，C错误；D．平衡后，压缩容器，压强增大，平衡向正反应方向进行，因此生成更多NH3，D正确，答案选AD；（4）根据图象可知，在400K～600K时，平衡混合气中N2含量随温度的升高逐渐降低；主反应为放热反应，升高温度，平衡向着逆向移动，氮气的含量减小；（5）燃料电池的负极上发生燃料失去电子的氧化反应，电解质溶液显碱性，则负极反应式为2NH3＋6OH－―6e－＝N2＋6H2O。