Question

NH₃能被O₂氧化生成NO，进而氧化成NO₂，用来制造硝酸；将NO₂（g）转化为N₂O₄（l），再制备浓硝酸．

（1）2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）．在其他条件相同时，分别测得NO的平衡转化率的不同压强（P₁、P₂）下随温度变化的曲线如图1．
①P₁

 

（填“＞”或“＜”）P₂
②随温度升高，该反应平衡常数变化的趋势是

 

．
（2）已2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H₁＜0 2NO₂（g）?N₂O₄（l）△H₂＜0
下列能量变化示意图中，正确的是

 

（填序号）

（3）50℃时在容积为1.0L的密闭容器中，通入一定量的N₂O₄，发生反应N₂O₄（g）?2NO₂（g），随着反应的进行，混合气体的颜色变深．达到平衡后，改变反应温度T，10s后又达到平衡，这段时间内，c（N₂O₄）以0.0020mol/（L?s）的平均速率降低．
①50℃时，体系中各物质浓度随时间变化如图2所示．在0～60s时段，反应速率v（NO₂）为

 

mol/（L?s）．
②T

 

（填“＞”或“＜”） 50℃．
③计算温度T时该反应的平衡常数K（写出计算过程）．
（4）科学家正在开发以氨代替氢气的新型燃料电池有许多优点；制氨工业基础好、技术成熟、成本低、储运方便等．直接供氨式碱性（KOH）燃料电池的总反应为：4NH₃+3O₂═2N₂+6H₂O，氨气应通入

 

 （填“正极”或“负极”）室，正极反应式为

 

．

Answer 1

考点：转化率随温度、压强的变化曲线,反应热和焓变,化学电源新型电池,物质的量或浓度随时间的变化曲线

专题：化学反应中的能量变化,化学平衡专题,电化学专题

分析：（1）①已知2NO（g）+O₂（g）?2N0₂（g）是正方向体积减小的反应，根据压强对平衡的影响分析；
②根据图象2判断该反应正方向是放热还是吸热，再判断K随温度的变化；
（2）降低温度，将NO₂（g）转化为N₂O₄（l）说明反应2NO₂（g）?N₂O₄（l）为放热反应，同种物质液态时能量比气态时能量低；
（3）依据图象结合化学反应速率公式以及三段法进行解答即可；
（4）负极发生氧化反应，氨气被氧化生产氮气，据此解答即可．

解答： 解：（1）①已知2NO（g）+O₂（g）?2N0₂（g）是正方向体积减小的反应，增大压强平衡正移，则NO的转化率会增大，由图可知P₂时NO的转化率大，则P₂时压强大，
即P₁＜P₂，故答案为：＜；
②由图象2可知，随着温度的升高，NO的转化率减小，说明升高温度平衡逆移，则该反应正方向是放热反应，所以升高温度平衡常数K减小，故答案为：逐渐减小；
（2）降低温度，将NO₂（g）转化为N₂O₄（l）说明反应2NO₂（g）?N₂O₄（l）为放热反应，所以在图象中该反应的反应物的总能量比生成物的总能量高，同种物质气态变液态会放出热量，即液态时能量比气态时能量低，则N₂O₄（l）具有的能量比N₂O₄（g）具有的能量低，图象A符合，故A正确；故答案为：A；
（3）①50℃时，在0～60s时段，反应速率v（NO₂）=

0.12mol/L

60s

=0.0020mol/（L?s），故答案为：0.0020；
②改变反应温度T，10s后又达到平衡，这段时间内，c（N₂O₄）以0.0020mol/（L?s）的平均速率降低，说明改变温度，平衡左移，由于此反应为放热反应，故改变的温度条件是升高温度，故T＞50℃，故答案为：＞；
③反应达平衡时N₂O₄的浓度减少0.0020 mol/（L?s）×10s=0.020 mol/L，
                    N₂O₄（g）?2NO₂（g）
c_开始（mol/L）      0.040          0.12
c_平衡（mol/L）  （0.040-0.020）（0.12+0.020×2）
K=

c2(NO2)

c(N 2O4)

=

(0.12+0.02×2)2

0.04-0.02

=1.28，答：温度T时该反应的平衡常数K为1.28；
（4）负极发生氧化反应，即负极通入氨气，氨气被氧化生产氮气，电极反应式为2NH₃-6e^-+6OH^-=N₂+6H₂O，正极为氧气得到电子，反应式为：3O₂+6H₂O+12e^-=12OH^-，故答案为：负极；3O₂+6H₂O+12e^-=12OH^-．

点评：本题考查了化学方程式书写、影响平衡及平衡常数的因素、能量变化图的分析等，题目涉及的知识点较多，侧重于考查学生的综合运用能力，难度中等，注意基础知识的积累掌握