Question

氮是地球上含量豐富的一種元素，氮及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活中有著重要作用。
（1）在固定容積的密閉容器中，進(jìn)行如下化學(xué)反應(yīng)：N₂（g）+3H₂（g） 2NH₃（g） △H=—92．4kJ/mol，
其平衡常數(shù)K與溫度T的關(guān)系如下表：

T/K	298	398	498
平衡常數(shù)K	4.1×106	K1	K2

 
試判斷K₁       K₂（填寫“>” “ =”或“<”）。
（2）用2mol N₂和3mol H₂合成氨，三容器的反應(yīng)溫度分別為T₁、T₂、T₃且恒定不變，在其它條件相同的情況下，實(shí)驗(yàn)測(cè)得反應(yīng)均進(jìn)行到t min時(shí)N₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)如圖所示，此時(shí)甲、乙、丙三個(gè)容器中一定達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是        ，都達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，N₂轉(zhuǎn)化率最低的是   。

（3）NH₃與CO₂在120^oC，催化劑作用下可以合成反應(yīng)生成尿素：CO₂ +2NH₃（NH₂）₂CO +H₂O
在密閉反應(yīng)容器中，混合氣體中NH₃的含量變化關(guān)系如圖所示

（該條件下尿素為固體）。則A點(diǎn)的正反應(yīng)/速率（CO₂）      B點(diǎn)的逆反應(yīng)速率（CO₂）（填寫“>”“=”或“<”），NH₃的平衡轉(zhuǎn)化率為____         ；
（4）已知下列熱化學(xué)方程式：
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（1）   △H = -571．6kJ/mol
N₂（g）+O₂（g）2NO（g）    △H =+180kJ/mol
請(qǐng)寫出用NH₃還原NO的熱化學(xué)方程式_                 ；
（5）氨氣在純氧中燃燒，生成一種單質(zhì)和水，試寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式____     。科學(xué)家利用此原理，設(shè)計(jì)成氨氣－氧氣燃料電池，則通人氨氣的電極是        （填“正極”或“負(fù)極”），在堿性條件下，通人氨氣的電極發(fā)生的電極反應(yīng)式為                                  。

Answer 1

(1)  >;
(2)丙 丙
（3）> 75%
(4) 6NO(g)+4NH₃(g)=5N₂(g)+6H₂O(l)  ΔH=-2070KJ/mol
(5)4NH₃+5O₂4N₂+6H₂O  負(fù)  2NH₃+ 6e^-+6OH^-= N₂+6H₂O

試題分析：(1)由該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式N₂（g）+3H₂（g）2NH₃（g） △H=—92.4kJ/mol可以看出：該反應(yīng)的正反應(yīng)為氣體體積減小的放熱反應(yīng)。根據(jù)平衡移動(dòng)原理：升高溫度，化學(xué)平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)。即向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。而化學(xué)平衡常數(shù)是可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)各生成物的濃度的冪指數(shù)的乘積與各反應(yīng)物濃度冪指數(shù)乘積的比。升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，化學(xué)平衡常數(shù)減小。所以K₁>K₂。（2）該反應(yīng)是從正反應(yīng)方向開始的，所以隨著反應(yīng)的進(jìn)行，N₂的濃度逐漸減小，其含量也在不斷降低，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)達(dá)到最小值。此后，隨著反應(yīng)溫度的升高，化學(xué)平衡逆向移動(dòng)，N₂的濃度逐漸增大，其含量也在不斷增多。由于T₃比T₂時(shí)多，說(shuō)明T₃的狀態(tài)丙是已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的，T₂時(shí)是否達(dá)到平衡狀態(tài)不能確定。若三者都達(dá)到平衡狀態(tài)。由于溫度T₁< T₂<T₃。升高溫度，化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，N₂的轉(zhuǎn)化率降低。所以在都達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，N₂轉(zhuǎn)化率最低的是丙。（3）反應(yīng)從正反應(yīng)方向開始，由于在B點(diǎn)后達(dá)到了平衡狀態(tài)，而A點(diǎn)還沒有達(dá)到平衡狀態(tài)，所以A點(diǎn)的正反應(yīng)/速率（CO₂）>B點(diǎn)的逆反應(yīng)速率（CO₂）。在反應(yīng)開始時(shí)，假設(shè)CO₂與NH₃的物質(zhì)的量均為1mol.在反應(yīng)過(guò)程中CO₂消耗的物質(zhì)的量為x,則NH₃消耗量為2x,產(chǎn)生的水蒸氣的物質(zhì)的量為x,平衡時(shí)這三種氣體的物質(zhì)的量為(1-x)mol;(1-2x)mol; xmol.因?yàn)樵谄胶鈺r(shí)NH₃的含量為20%.所以；解得。所以NH₃平衡轉(zhuǎn)化率為×100%=75%。給三個(gè)方程式進(jìn)行編號(hào)。①N₂（g）+3H₂（g） 2NH₃（g） △H=—92．4kJ/mol，②2H₂（g）+O₂（g）   2H₂O（1）   △H = -571．6kJ/mol； ③N₂（g）+O₂（g） 2NO（g）△H =+180kJ/mol。②×3-①×2-③×3.整理可得：6NO(g)+4NH₃(g)=5N₂(g)+6H₂O(l) ΔH=-2070KJ/mol。（5）氨氣在純氧中燃燒，生成一種單質(zhì)和水，試寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式4NH₃+5O₂4N₂+6H₂O。在燃料電池中，通入燃料的電極為負(fù)極，通入氧氣的電極為正極。在堿性條件下，通人氨氣的電極發(fā)生的電極反應(yīng)式為2NH₃+ 6e^-+6OH^-= N₂+6H₂O。通入O₂的電極反應(yīng)式為O₂+4e-+2H₂O=4OH^-。