Question

4．工業(yè)制硝酸的主要反應(yīng)為：4NH₃（g）+5O₂（g）?4NO（g）+6H₂O（l）△H
（1）已知氫氣的燃燒熱為△H=-285.8kJ/mol．
N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol；
N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=+180.6kJ/mol．
則上述工業(yè)制硝酸的主要反應(yīng)的△H=-1168.8kJ/mol．
（2）在容積固定的密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，容器內(nèi)部分物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度如表：

濃度	c（NH3）（mol/L）	c（O2）（mol/L）	c（NO）（mol/L）
起始	0.8	1.6	0
第2min	0.6	a	0.2
第4min	0.3	0.975	0.5
第6min	0.3	0.975	0.5
第8min	0.7	1.475	0.1

①反應(yīng)在第2min到第4min時，O₂的平均反應(yīng)速率為0.1875mol/（L•min）．
②反應(yīng)在第6min時改變了條件，改變的條件可能是B（填序號）．
A．使用催化劑    B．升高溫度    C．減小壓強    D．增加O₂的濃度
③下列說法中能說明4NH₃（g）+5O₂（g）?4NO（g）+6H₂O（g）達到平衡狀態(tài)的是ABE（填序號）．
A．單位時間內(nèi)生成n mol NO的同時，生成n mol NH₃
B．條件一定，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再變化
C．百分含量w（NH₃）=w（NO）
D．反應(yīng)速率v（NH₃）：v（O₂）：v（NO）：v（H₂O）=4：5：4：6
E．若在恒溫恒壓下容積可變的容器中反應(yīng)，混合氣體的密度不再變化
（3）某研究所組裝的CH₂=CH₂-O₂燃料電池的工作原理如圖1所示．
①該電池工作時，b口通入的物質(zhì)為C₂H₄．
②該電池負極的電極反應(yīng)式為：C₂H₄-12e^-+4H₂O=2CO₂+12H⁺．
③以此電池作電源，在實驗室中模擬鋁制品表面“鈍化”處理（裝置如圖2所示）的過程中，發(fā)現(xiàn)陽極周圍變渾濁并有氣泡產(chǎn)生，其原因可能是：Al-3e^-=Al³⁺、Al³⁺+3HCO₃^-=Al（OH）₃↓+3CO₂↑（用相關(guān)的離子方程式表示）．

Answer 1

分析 （1）已知氫氣的燃燒熱為285.8 kJ/mol，則①2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H=-285.8×2 kJ/mol=-571.6kJ/mol，又知②N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92.4 kJ/mol；③N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.6 kJ/mol，利用蓋斯定律，將①×3-②×2+③×2可得4NH₃（g）+5O₂（g）?4NO（g）+6 H₂O（l），進而可計算反應(yīng)熱，以此解答；
（2）①反應(yīng)在第2min到第4min時依據(jù)圖表數(shù)據(jù)可知消耗氨氣0.2mol/L，依據(jù)化學反應(yīng)速率v=$\frac{△c}{△t}$計算氨氣的平均化學反應(yīng)速率；再根據(jù)同一化學反應(yīng)同一時間段內(nèi)，各物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于計量數(shù)之比計算氧氣的平均化學反應(yīng)速率；
②根據(jù)物質(zhì)的濃度變化判斷反應(yīng)方向；
③正逆反應(yīng)速率相等，各組分濃度不變，說明達到平衡狀態(tài)，由此分析各選項；
（3）①在CH₂=CH₂燃料電池中，燃料CH₂=CH₂作負極，發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)；
②CH₂=CH₂作負極，失電子發(fā)生氣化反應(yīng)；
③根據(jù)電解池的工作原理和雙水解原理知識來回答．

解答 解：已知氫氣的燃燒熱為285.8 kJ/mol，則①2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H=-285.8×2 kJ/mol=-571.6kJ/mol，又知②N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92.4 kJ/mol；③N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.6 kJ/mol，利用蓋斯定律，將①×3-②×2+③×2可得4NH₃（g）+5O₂（g）?4NO（g）+6 H₂O（l），△H=（-571.6kJ/mol）×3+6-（-92.4 kJ/mol）×2+（+180.6 kJ/mol）×2=-1168.8kJ/mol，
故答案為：-1168.8kJ/mol；
（2）①氨氣的平均化學反應(yīng)速率為v=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{（0.6000-0.3000）mol/L}{2min}$=0.015 mol/L．min，同一化學反應(yīng)同一時間段內(nèi)，各物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于計量數(shù)之比，所以氧氣的平均化學反應(yīng)速率為0.1875mol/L．min．
故答案為：0.1875mol/（L•min）；
②通通過圖表知，反應(yīng)物濃度增大，生成物濃度減小，所以平衡向逆反應(yīng)方向移動，即向左移動，
A．使用催化劑，平衡不移動，故錯誤；    
B．升高溫度，平衡逆向移動，反應(yīng)物濃度增大，生成物濃度減小，故正確；
C．減小壓強，反應(yīng)物濃度減小，生成物濃度減小，故錯誤；    
D．增加O₂的濃度，平衡正向移動，故錯誤；
故選：B；
③A．單位時間內(nèi)生成n mol NO的同時，等效于消耗n mol NH₃的同時生成n mol NH₃，故正確；
B．條件一定，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再變化，說明正逆反應(yīng)速率相等，達平衡狀態(tài)，故正確；
C．百分含量w（NH₃）=w（NO），而不是不變的狀態(tài)，不一定平衡，故錯誤；
D．只要反應(yīng)發(fā)生反應(yīng)速率就符合v（NH₃）：v（O₂）：v（NO）：v（H₂O）=4：5：4：6，所以不一定平衡，故錯誤；
E．若在恒溫恒壓下容積可變的容器中反應(yīng)，混合氣體的密度不再變化，說明氣體的平均相對分子量不變，反應(yīng)達平衡狀態(tài)，故正確；
故選：ABE；
（3）①根據(jù)裝置可以知道d處生成大量的水，所以c電極是通入的氧氣，b口通入的物質(zhì)為C₂H₄，故答案為：C₂H₄；
②d處生成大量的水，所以c電極是通入的氧氣，為正極，發(fā)生電極反應(yīng)為：O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O，負極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：C₂H₄-12e ^-+4H₂O=2CO₂+12H⁺，
故答案為：C₂H₄-12e ^-+4H₂O=2CO₂+12H⁺；
③在電解池中，金屬鋁為陽極，發(fā)生電極反應(yīng)：Al-3e^-=Al³⁺，鋁離子會和碳酸氫根離子之間發(fā)生雙水解反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀和二氧化碳，即Al³⁺+3HCO₃^-=Al（OH）₃↓+3CO₂↑，溶液逐漸變渾濁，故答案為：Al-3e^-=Al³⁺、Al³⁺+3HCO₃^-=Al（OH）₃↓+3CO₂↑．

點評 本題考查了蓋斯定律的應(yīng)用、反應(yīng)速率的計算、化學平衡的影響因素、平衡狀態(tài)的判斷、圖表數(shù)據(jù)應(yīng)用判斷、原電池原理等，難度較大，掌握理解概念和有關(guān)原理是解題關(guān)鍵．