Question

氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。
（1）在固定容积的密闭容器中，进行如下化学反应：N₂（g）+3H₂（g） 2NH₃（g） △H=—92．4kJ/mol，
其平衡常数K与温度T的关系如下表：

T/K	298	398	498
平衡常数K	4.1×106	K1	K2

 
试判断K₁       K₂（填写“>” “ =”或“<”）。
（2）用2mol N₂和3mol H₂合成氨，三容器的反应温度分别为T₁、T₂、T₃且恒定不变，在其它条件相同的情况下，实验测得反应均进行到t min时N₂的质量分数如图所示，此时甲、乙、丙三个容器中一定达到化学平衡状态的是        ，都达到平衡状态时，N₂转化率最低的是   。

（3）NH₃与CO₂在120^oC，催化剂作用下可以合成反应生成尿素：CO₂ +2NH₃（NH₂）₂CO +H₂O
在密闭反应容器中，混合气体中NH₃的含量变化关系如图所示

（该条件下尿素为固体）。则A点的正反应/速率（CO₂）      B点的逆反应速率（CO₂）（填写“>”“=”或“<”），NH₃的平衡转化率为____         ；
（4）已知下列热化学方程式：
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（1）   △H = -571．6kJ/mol
N₂（g）+O₂（g）2NO（g）    △H =+180kJ/mol
请写出用NH₃还原NO的热化学方程式_                 ；
（5）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－氧气燃料电池，则通人氨气的电极是        （填“正极”或“负极”），在碱性条件下，通人氨气的电极发生的电极反应式为                                  。

Answer 1

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

试题分析：(1)由该反应的热化学方程式N₂（g）+3H₂（g）2NH₃（g） △H=—92.4kJ/mol可以看出：该反应的正反应为气体体积减小的放热反应。根据平衡移动原理：升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动。即向逆反应方向移动。而化学平衡常数是可逆反应达到平衡状态时各生成物的浓度的幂指数的乘积与各反应物浓度幂指数乘积的比。升高温度，平衡向逆反应方向移动，化学平衡常数减小。所以K₁>K₂。（2）该反应是从正反应方向开始的，所以随着反应的进行，N₂的浓度逐渐减小，其含量也在不断降低，当反应达到平衡时达到最小值。此后，随着反应温度的升高，化学平衡逆向移动，N₂的浓度逐渐增大，其含量也在不断增多。由于T₃比T₂时多，说明T₃的状态丙是已经达到平衡状态的，T₂时是否达到平衡状态不能确定。若三者都达到平衡状态。由于温度T₁< T₂<T₃。升高温度，化学平衡向逆反应方向移动，N₂的转化率降低。所以在都达到平衡状态时，N₂转化率最低的是丙。（3）反应从正反应方向开始，由于在B点后达到了平衡状态，而A点还没有达到平衡状态，所以A点的正反应/速率（CO₂）>B点的逆反应速率（CO₂）。在反应开始时，假设CO₂与NH₃的物质的量均为1mol.在反应过程中CO₂消耗的物质的量为x,则NH₃消耗量为2x,产生的水蒸气的物质的量为x,平衡时这三种气体的物质的量为(1-x)mol;(1-2x)mol; xmol.因为在平衡时NH₃的含量为20%.所以；解得。所以NH₃平衡转化率为×100%=75%。给三个方程式进行编号。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4NH₃+5O₂4N₂+6H₂O。在燃料电池中，通入燃料的电极为负极，通入氧气的电极为正极。在碱性条件下，通人氨气的电极发生的电极反应式为2NH₃+ 6e^-+6OH^-= N₂+6H₂O。通入O₂的电极反应式为O₂+4e-+2H₂O=4OH^-。