Question

科学家一直致力于“人工固氮”的方法研究．目前合成氨的技术原理为氮气和氢气在高温高压催化剂条件下生成氨气：
（1）已知：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）；△H=+180.5kJ?mol-¹
4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（g）；△H=-905kJ?mol-¹
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）；△H=-483.6kJ?mol-¹
请写出氮气和氢气在高温高压催化剂条件下生成氨气的热化学方程式：

 

．
（2）氨气在纯氧中燃烧，生成一种单质和水，试写出该反应的化学方程式：

 

，科学家利用此原理，设计成氨气一氧气燃料电池，则通入氨气的电极是

 

 （填“正极”或“负极”）；碱性条件下，该电极发生反应的电极反应式为

 

．
（3）一定条件下，某密闭容器中发生反应：4NH₃（g）+5O₂（g）?4NO（g）+6H₂O（g）．
①写出该反应的平衡常数表达式：K=

 

．
②在一定体积的密闭容器中，为使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动，下列措施中可采用的是

 

（填字母代号）．
a．增大压强    b．适当升高温度     c．增大O₂的浓度    d．选择高效催化剂．

Answer 1

考点：化学平衡的影响因素,用盖斯定律进行有关反应热的计算,原电池和电解池的工作原理

专题：

分析：（1）依据热化学方程式和盖斯定律计算分析得到；
（2）依据原子守恒书写化学方程式，依据原电池原理分析判断电极反应，燃料电池，燃料在负极失电子发生氧化反应；
（3）①化学平衡常数K=

生成物浓度系数幂次方

反应物浓度系数幂次方

；
②依据化学平衡移动原理结合 反应特征分析判断．

解答： 解：（1）已知：①N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ?mol^-1
②4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（g）△H=-905kJ?mol^-1
③2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-483.6kJ?mol^-1
依据盖斯定律，（③×3-②+①×2）÷2，得到：
氨气在高温高压催化剂条件下生成氮气和氢气的热化学方程式：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4 kJ?mol^-1；
故答案为：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4 kJ?mol^-1；
（2）氨气在纯氧中燃烧，生成一种单质和水，反应的化学方程式：4NH₃+3O₂

点燃  .

2N₂+6H₂O，氨气一氧气燃料电池，燃料在负极发生氧化反应，则通入氨气的电极是负极；碱性条件下，该电极发生反应的电极反应式为：2NH₃+6OH^--6e^-=N₂+6H₂O，
故答案为：4NH₃+3O₂═2N₂+6H₂O；负极；2NH₃+6OH^--6e^-=N₂+6H₂O；
（3）①反应4NH₃（g）+5O₂（g）?4NO（g）+6H₂O（g）的平衡常数表达式K=

生成物浓度系数幂次方

反应物浓度系数幂次方

=

[NO]4?[H2O]6

[NH4]?[O2]5

，故答案为：

[NO]4?[H2O]6

[NH4]?[O2]5

；
②4NH₃（g）+5O₂（g）?4NO（g）+6H₂O（g）．在一定体积的密闭容器中，为使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动，
a．反应是气体体积增大的反应，增大压强，反应速率增大，平衡逆向进行，故a不符合；
b．反应是放热反应，适当升高温度，反应速率增大，平衡逆向进行，故b不符合；
c．增大O₂的浓度，平衡正向进行，反应速率增大，故c符合；
d．选择高效催化剂只能改变化学反应速率，但不改变化学平衡，故d不符合；
故答案为：c．

点评：本题考查了热化学方程式和盖斯定律计算应用，原电池原理和电极反应书写应用，影响化学平衡因素分析判断，掌握基础是关键，题目难度中等．