Question

（1）N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g) △H=－94.4kJ·mol^－1。恒容时，体系中各物质浓度随时间变化的曲线如图示。

①在1L容器中发生反应，前20min内，v(NH₃)=         ，放出的热量为        ；
②25min时采取的措施是                                     ；
③时段III条件下，反应的平衡常数表达式为                （用具体数据表示）。
（2）电厂烟气脱氮的主反应①：4NH₃(g)+6NO(g)5N₂(g)+6H₂O(g)   △H<0，副反应②：2NH₃(g)+8NO(g)5N₂O(g)+3H₂O(g) △H＞0。平衡混合气中N₂与N₂O含量与温度的关系如右图。请回答：在400K～600K时，平衡混合气中N₂含量随温度的变化规律是                                                          ，导致这种规律的原因是                                                 （任答合理的一条原因）。

（3）直接供氨式燃料电池是以NaOH溶液为电解质的。电池反应为：4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O，则负极电极反应式为                                   。

Answer 1

（16分）有效数字错误或无单位扣1分
（1）①0.050mol?L^－1?min^－1    （2分）   47.2kJ   （2分）  
② 将NH₃从反应体系中分离出去                  （2分）
③                （3分）
（2）随温度升高，N₂的含量降低 （2分）   主反应为放热反应，升温使主反应的平衡左移或者副反应为吸热反应，升温使副反应的平衡右移，降低了NH₃和NO浓度，使主反应的平衡左移（2分）
（3）2NH₃ + 6OH^－—6e^－= N₂+ 6H₂O  （3分）

解析试题分析：（1）①读图可知，前20min内氨气的浓度由0逐渐增大到1.0mol/L，根据定义式可得，v(NH₃)=1.0mol/L÷20min=0.050mol/(L?min)，注意保留两位有效数字；氮气由1.0mol/L逐渐减小到0.50mol/L，根据c?V=n可求参加反应的氮气的物质的量，即(1.0—0.50)mol/L1L=0.50mol，由于N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g) △H=－94.4kJ·mol^－1表示1mol氮气反应放出94.4kJ热量，物质的量减半，则放出的热量减半，则 0.50mol氮气反应放出47.2kJ热量；②读图可知，25min时氨气的浓度由1.0mol/L变为0，说明采取的措施是将平衡体系中的氨气及时分离出去，导致氨气的浓度减小，平衡向正反应方向移动，则氨气、氢气的浓度均减小，氨气的浓度由0逐渐增大；③时段III条件下，生成物、反应物的平衡浓度可由图中得出，则氨气、氮气、氢气的平衡浓度分别为0.50mol/L、0.25mol/L、0.75mol/L，代入合成氨的平衡常数表达式可得，K=(0.50mol/L)²/[( 0.25mol/L)×( 0.75mol/L)³]；（2）读图可知，在400K～600K时，平衡混合气中氮气含量随温度的升高而降低，而一氧化二氮的含量则随温度升高而增大；观察热化学方程式可知主反应是放热反应，升高温度，导致主反应的平衡左移，所以氮气含量随温度升高而降低（或者副反应为吸热反应，升温使副反应的平衡右移，降低了NH₃和NO浓度，使主反应的平衡左移）；（3）观察电池总反应式，发现氮元素由—3价升为0价，失去电子，发生氧化反应，而氧元素由0价将为—2价，得到电子，发生还原反应，说明氨气是负极反应物，氧气是正极反应物；根据电子、电荷、原子守恒原理，可以得到NaOH溶液中负极反应式为2NH₃ + 6OH^－—6e^－= N₂+ 6H₂O，正极反应式为O₂+2H₂O+4e^－="4" OH^－。
考点：考查化学反应原理，涉及平均反应速率的计算、根据反应物或生成物的变化量计算反应过程中放出的热量、根据反应速率和化学平衡图像判断改变的外界条件、指定阶段下平衡常数的计算表达式、从图中得出温度对平衡移动的影响规律、解释原因、燃料电池的负极反应式等。