Question

氨是最為重要的化工原料之一，已知：
N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180kJ/mol
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H=-571.6kJ/mol
4NH₃（g）+5O₂ （g）=4NO（g）+6H₂O（l）△H=-1170kJ/mol
試回答下列問題
（1）合成氨的熱化學(xué)方程式為

 

．
（2）某溫度時在一個3L容器中，其中氫氣的物質(zhì)的物質(zhì)的量隨時間變化的曲線如圖1所示，反應(yīng)開始至2min，用NH₃生成的表示的平均反應(yīng)速率為

 

．
（3）工業(yè)上生產(chǎn)氫氣時需將水煤氣中CO變換為CO₂和H₂，CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H＜0．
①在750K條件下，該反應(yīng)的平衡常數(shù)=2.6，當(dāng)H₂O和CO的物質(zhì)的量之比為1時，CO的轉(zhuǎn)化率為

 

．
②經(jīng)變換過的氣體仍有少量的CO，常用的方法之一是銅洗法，CO（g）+Cu（NH₃）₂Ac（aq）+NH₃（l）?[Cu（NH₃）₃CO]Ac（aq）；△H＜0；反應(yīng)在銅洗塔中進行，吸收后的銅液送到再生器中，在再生器，解吸CO，從經(jīng)濟效益考慮，工業(yè)上適宜條件是

 

，解吸后銅氨液循環(huán)使用．
（4）電化學(xué)合成氨原理如圖2所示，陽極的電極反應(yīng)式為

 

；電化學(xué)合成一個NH₃，可以產(chǎn)生

 

個電子的電量．

Answer 1

考點：熱化學(xué)方程式,化學(xué)平衡的計算,電解原理

專題：

分析：（1）根據(jù)蓋斯定律來分析；
（2）根據(jù)圖象中氫氣濃度變化，計算出氫氣反應(yīng)速率，從而得到氨氣的反應(yīng)速率；
（3）①根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)表達式計算各物質(zhì)平衡時濃度，計算出CO的轉(zhuǎn)化率；
②利用化學(xué)平衡移動影響因素考慮；
（4）陽極發(fā)生氧化反應(yīng)失去電子；陰極發(fā)生還原反應(yīng)得到電子；根據(jù)電極反應(yīng)式判斷轉(zhuǎn)移電子數(shù)．

解答： 解：（1）已知：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180kJ/mol  ①
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H=-571.6kJ/mol  ②
4NH₃（g）+5O₂ （g）=4NO（g）+6H₂O（l）△H=-1170kJ/mol ③
根據(jù)蓋斯定律，將①+

3

2

×②-

③

2

可得：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4 kJ/mol
故答案為：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4 kJ/mol；
（2）反應(yīng)開始至2min，氫氣物質(zhì)的量變化為：（1-0.7）mol=0.3mol，濃度變化為：

0.3mol

3L

=0.1mol/L，氫氣的反應(yīng)速率為

0.1mol/L

2min

=0.05mol（L?min）^-1，氫氣與氨氣的計量數(shù)之比為3：2，即氫氣和氨氣的速率之比為：3：2，氨氣的反應(yīng)速率為0.05mol（L?min）^-1×

2

3

=0.03mol（L?min）^-1，
故答案為：0.03mol（L?min）^-1；
（3）①設(shè)反應(yīng)生成的二氧化碳和氫氣為xmol/L，
         CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）
起始濃度：1       1        0       0
轉(zhuǎn)化濃度：x       x        x       x
平衡濃度：1-x     1-x       x       x
K=

c(CO2)?c(H2)

c(CO)?c(H2O)

=

x2

(1-x)2

=2.6，x=0.625mol/L，α=

0.625mol/L

1mol/L

=62.5%，
故答案為：62.5%；
②應(yīng)促進化學(xué)平衡的正向進行，可以減小生成物濃度，故答案為：及時分離生成物；
（4）陽極氫氣發(fā)生氧化反應(yīng)失去電子，然后結(jié)合了N^3-生成氨氣，故電極反應(yīng)式可寫為：3H₂+2N^3--6e^-=2NH₃；每生成一個NH₃，則反應(yīng)掉1.5個氫氣分子，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為3，故答案為：3H₂+2N^3--6e^-=2NH₃；3．

點評：本題考查熱化學(xué)方程式書寫、化學(xué)平衡條件的選擇、轉(zhuǎn)化率計算和電化學(xué)相關(guān)知識，難度不大，注意化學(xué)平衡移動的影響因素時，加入純固體和純液體對化學(xué)平衡移動無影響影響．