Question

对含氮物质的研究和利用有着极为重要的意义。
（1）N₂、O₂和H₂相互之间可以发生化合反应，已知反应的热化学方程式如下：
N₂(g)+O₂(g)=2NO(g)     H=+180．5kJ·mol^-1；
2H₂(g)+O₂(g)=2H₂O(g)   H =-483．6 kJ·mol^-1；
N₂(g)+3H₂(g)=2NH₃(g)   H =-92．4 kJ·mol^-1。
则氨的催化氧化反应的热化学方程式为                。
（2）汽车尾气净化的一个反应原理为：2NO(g)+2CO(g)N₂(g)+2CO₂(g)  H<0。
一定温度下，将2．8mol NO、2．4mol CO通入固定容积为2L的密闭容器中，反应过程中部分物质的物质的量变化如图所示。

①NO的平衡转化率为   ，0~20min平均反应速率v(NO)为             。25min时，若保持反应温度不变，再向容器中充入CO、N₂各0．8 mol，则化学平衡将         移动(填“向左”、“向右”或“不”)。
②若只改变某一反应条件X，反应由原平衡I达到新平衡II，变量Y的变化趋势如下图所示。下列说法正确的是      (填字母代号)。

催化剂

（3）某化学小组拟设计以N₂和H₂为电极反应物，以HCl—NH₄Cl为电解质溶液制成燃料电池，则该电池的正极反应式为                 。假设电解质溶液的体积不变，下列说法正确的是         (填字母代号)。
a．放电过程中，电解质溶液的pH保持不变
b．溶液中的NH₄Cl浓度增大，但Cl^-离子浓度不变
c．每转移6．0210²³个电子，则有标准状况下11．2L电极反应物被氧化
d．为保持放电效果，电池使用一段时间需更换电解质溶液

Answer 1

（1）4NH₃(g)+5O₂(g)4NO(g) +6H₂O(g) ΔH＝﹣905kJ·mol^-1（3分）
（2）① 28.6%（2分）  0.02 mol·L^-1·min^-1（2分） 向左（2分）
② b（3分）
（3） N₂+8H⁺+6e^-＝2NH₄⁺（3分）Bcd（3分）

试题分析：（1）先写出NH₃与O₂反应的化学方程式，并注明物质的状态，然后根据盖斯定律求算?H，?H=2×?H₁+3×?H₂—2×?H₃=﹣905kJ·mol^-1，可得热化学方程式：4NH₃(g)+5O₂(g)4NO(g) +6H₂O(g) ΔH＝﹣905kJ·mol^-1。
（2）①根据三段式进行计算，2NO(g)+2CO(g)N₂(g)+2CO₂(g)
起始浓度（mol?L?¹）    1.4     1.2       0      0
转化浓度（mol?L?¹）    0.4     0.4       0.2    0.4
平衡浓度（mol?L?¹）    1.0     0.8       0.2    0.4
则NO的转化率为：0.4mol/L÷1.4mol/L×100%=28.6%；0~20min平均反应速率v(NO)=0.4mol/L÷20min=" 0.02" mol·L^-1·min^-1；根据平衡浓度可求出平衡常数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，因为Q>K，所以平衡向左移动。
②a、压强增大，化学平衡常数不变，不符合图像，错误；b、因为该反应为放热反应，温度升高，平衡向左移动，所以CO浓度增大，符合图像，正确；c、因为该反应为放热反应，温度升高，平衡向左移动，所以N₂的体积分数减小，不符合图像，错误；d、催化剂不影响化学平衡，NO的平衡转化率不变，不符合图像，错误。
（3）N₂的氧化性大于H₂，所以正极上N₂得电子，根据化合价的变化可得电解方程式：N₂+8H⁺+6e^-＝2NH₄⁺；a、该燃料电池的总反应为：N₂+3H₂+2H⁺=2NH₄⁺，消耗了H⁺，所以pH增大，错误；b、根据电池反应，生成了NH₄⁺，所以溶液中的NH₄Cl浓度增大，但Cl^-离子浓度不变，正确；c、H₂被氧化，电子转移为：H₂ ~ 2e?，所以每转移6．0210²³个电子，则有标准状况下11．2L电极反应物被氧化，正确；d、随着电池反应的进行，NH₄⁺的浓度越大，所以为保持放电效果，电池使用一段时间需更换电解质溶液，正确。