Question

【題目】對(duì)含氮物質(zhì)的研究和利用有著極為重要的意義。

（1）N2、O2和H2相互之間可以發(fā)生化合反應(yīng)，已知反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下：

N2(g)+O2(g)＝2NO(g) ΔH ＝ +180 kJ·mol－1

2H2(g)+O2(g)＝2H2O(g) ΔH ＝－483 kJ·mol－1

N2(g)+3H2(g)＝2NH3(g) ΔH＝－93 kJ·mol－1

則氨的催化氧化反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為___________________________________。

（2）汽車尾氣凈化的一個(gè)反應(yīng)原理為：2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH＜0。一定溫度下，將2.8mol NO、2.4mol CO通入固定容積為2L的密閉容器中，反應(yīng)過(guò)程中部分物質(zhì)的物質(zhì)的量變化如下圖所示。

①NO的平衡轉(zhuǎn)化率為_________，0~20min平均反應(yīng)速率v(NO) ＝__________，25min時(shí)，若保持反應(yīng)溫度不變，再向容器中充入CO、N2各0.8 mol，則化學(xué)平衡將_________移動(dòng)（填“向左”、“向右”或“不”)。

②下列可說(shuō)明該反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡的是_______。

a． v生成(CO2)＝ v消耗(CO)

b．單位時(shí)間內(nèi)消耗2n mol CO2的同時(shí)生成n mol N≡N

c．混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再改變

d．混合氣體的密度不再改變

e．NO、CO、N2、CO2的濃度相等

（3）肼(N2H4)又稱聯(lián)氨，是一種可燃性液體，可用作火箭燃料。已知肼空氣燃料電池是一種堿性燃料電池，電解質(zhì)溶液是20%～30%的KOH溶液。肼空氣燃料電池放電時(shí)，負(fù)極的反應(yīng)式是__________________________。

（4）假設(shè)使用肼空氣燃料電池作為本過(guò)程中的電源，銅片的質(zhì)量變化128 g，則肼空氣燃料電池理論上消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下的空氣______L(假設(shè)空氣中氧氣體積分?jǐn)?shù)為20%)。

Answer 1

【答案】 4 NH3(g) +5O2(g)＝4 NO(g) +6H2O(g) ΔH＝－903 kJ·mol－1 28.6% 0.02 mol/(L·min) 向左 bc N2H4+4OH－－4e－＝N2↑+4H2O 112

【解析】（1）寫(xiě)出NH3與O2反應(yīng)的化學(xué)方程式，并注明物質(zhì)的狀態(tài)，然后根據(jù)蓋斯定律求算H，H=2×H1+3×H2—2×H3=﹣903kJ·mol-1，可得熱化學(xué)方程式：4NH3(g)+5O2(g)4NO(g) +6H2O(g)ΔH＝﹣903kJ·mol-1；

（2）①根據(jù)三段式進(jìn)行計(jì)算： 2NO(g) + 2CO(g) N2(g) + 2CO2(g)

起始濃度（molL1） 1.4 1.2 0 0

轉(zhuǎn)化濃度（molL1） 0.4 0.4 0.2 0.4

平衡濃度（molL1） 1.0 0.8 0.2 0.4

則NO的轉(zhuǎn)化率為：0.4÷1.4×100%=28.6%；0--20min平均反應(yīng)速率v(NO)=0.4÷20= 0.02mol·L-1·min-1；根據(jù)平衡濃度可求出平衡常數(shù)K=0.2×0.42÷（12×0.82）=0.05，加入CO、N2后Q=0.6×0.42÷（12×1.22）=0.22，因?yàn)镼>K，平衡向左移動(dòng)。正確答案：

28.6%； 0.02 mol/(L·min)；向左；

②a． v生成(CO2)＝ v消耗(CO)，兩種物質(zhì)的反應(yīng)速率方向?yàn)橥��?/span>，且不滿足速率之間的系數(shù)比關(guān)系，a錯(cuò)誤；b．單位時(shí)間內(nèi)消耗2n mol CO2為逆反應(yīng)速率方向，同時(shí)生成n mol N≡N，為正反應(yīng)速率方向，滿足速率之間系數(shù)比關(guān)系，b正確；c．反應(yīng)前后均為氣體的反應(yīng)，總質(zhì)量不變，反應(yīng)向右進(jìn)行，氣體總量變小，氣體總質(zhì)量和氣體的總量比值（即平均分子量）不再改變時(shí)，反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，c正確；d．容器的體積不變，混合氣體的總質(zhì)量不變，二者的比值（即混合氣體的密度）不再改變，為定值，無(wú)法判定平衡狀態(tài)，d錯(cuò)誤；e．NO、CO、N2、CO2的濃度相等，只是反應(yīng)進(jìn)行的一種特殊情況，無(wú)法判定反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，e錯(cuò)誤；正確選項(xiàng)：bc；

（3）燃料電池中，肼(N2H4)做負(fù)極，在堿性環(huán)境下發(fā)生氧化反應(yīng)，變?yōu)榈獨(dú)猓�正確答案為：N2H4+4OH－－4e－＝N2↑+4H2O ；

（4）銅片增重128 g，即n(Cu)=2mol, 據(jù)極反應(yīng)Cu2++2e-=Cu，轉(zhuǎn)移電子4 mol；原電池中正極極反應(yīng)為O2+4e-+2H2O=4OH-,據(jù)串聯(lián)電路，電子轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等規(guī)律：消耗氧氣1 mol，假設(shè)空氣中氧氣體積分?jǐn)?shù)為20%，空氣的體積為1÷20%×22.4=112L；正確答案為112；