Question

（13分）對(duì)含氮物質(zhì)的研究和利用有著極為重要的意義。

（1）N2、O2和H2相互之間可以發(fā)生化合反應(yīng)，已知反應(yīng)的熱化學(xué)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。

則氨的催化氧化反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為 。

（2）汽車尾氣凈化的一個(gè)反應(yīng)原理為：

2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) H<0。一定溫度下，將2.8mol NO、2.4mol CO通入固定容積為2L的密閉容器中，反應(yīng)過程中部分物質(zhì)的物質(zhì)的量變化如圖所示。

①NO的平衡轉(zhuǎn)化率為 ，0~20min平均反應(yīng)速率v(NO)為 。25min時(shí)，若保持反應(yīng)溫度不變，再向容器中充入CO、N2各0．8 mol，則化學(xué)平衡將 移動(dòng)(填“向左”、“向右”或“不”)。

②若只改變某一反應(yīng)條件X，反應(yīng)由原平衡I達(dá)到新平衡II，變量Y的變化趨勢(shì)如下圖所示。下列說法正確的是 (填字母代號(hào))。

（3）某化學(xué)小組擬設(shè)計(jì)以N2和H2為電極反應(yīng)物，以HCl—NH4Cl為電解質(zhì)溶液制成燃料電池，則該電池的正極反應(yīng)式為 。假設(shè)電解質(zhì)溶液的體積不變，下列說法正確的是 (填字母代號(hào))。

a．放電過程中，電解質(zhì)溶液的pH保持不變

b．溶液中的NH4Cl濃度增大，但Cl-離子濃度不變

c．每轉(zhuǎn)移6.02×1023個(gè)電子，則有標(biāo)準(zhǔn)狀況下11.2L電極反應(yīng)物被氧化

d．為保持放電效果，電池使用一段時(shí)間需更換電解質(zhì)溶液

Answer 1

（13分）

（1）4NH3(g)+5O2(g)====4NO(g) +6H2O(g) ΔH＝﹣905kJ·mol-1（2分）

（2）① 28.6%（2分） 0.02 mol·L-1·min-1（2分） 向左（1分）

② b（2分）

（3） N2+8H++6e-＝2NH4+ （2分） ，bcd（2分，少選一個(gè)得1分，多選、錯(cuò)選不得分）

【解析】

試題分析：（1）將已知熱化學(xué)方程式中的氮?dú)�、氫氣按照蓋斯定律消去，可得氨氣的催化氧化的熱化學(xué)方程式為：4NH3(g)+5O2(g)====4NO(g) +6H2O(g) ΔH＝﹣905kJ·mol-1；

（2）①根據(jù)圖像可知生成氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量是0.4mol，則消耗NO的物質(zhì)的量是0.8mol,所以NO的轉(zhuǎn)化率是0.8mol/2.8mol100%=28.6%;20min時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡，則NO的反應(yīng)速率是0.8mol/2L/20min=0.02 mol·L-1·min-1; 根據(jù)圖像可計(jì)算NO的濃度是1.0mol/L，CO的濃度是0.8mol/L，氮?dú)獾臐舛仁?.2mol/L，二氧化碳的濃度是0.4mol/L，所以平衡常數(shù)K=0.42×0.2/0.8×1=0.04,若保持反應(yīng)溫度不變，再向容器中充入CO、N2各0．8 mol，則此時(shí)CO的濃度是1.2mol/L，氮?dú)獾臐舛仁?.6mol/L，濃度商是0.42×0.6/1×1.2=0.08>0.04，所以平衡向左移動(dòng)；

②a.壓強(qiáng)增大，平衡常數(shù)不變，錯(cuò)誤；b.溫度升高，平衡逆向移動(dòng)，則CO的平衡濃度增大，符合圖像，正確；c.溫度升高，平衡逆向移動(dòng)，氮?dú)獾捏w積分?jǐn)?shù)降低，與圖不符，錯(cuò)誤；d.使用催化劑，對(duì)平衡無影響，所以NO的轉(zhuǎn)化率不變，錯(cuò)誤，答案選b；

（3）以N2和H2為電極反應(yīng)物，以HCl—NH4Cl為電解質(zhì)溶液制成燃料電池，則氮?dú)獍l(fā)生還原反應(yīng)，氫氣發(fā)生氧化反應(yīng)，所以正極是氮?dú)獾玫诫娮樱�與氫離子結(jié)合生成銨根離子，電極反應(yīng)式為N2+8H++6e-＝2NH4+；負(fù)極的反應(yīng)式為H2-2e-=2H+，所以總反應(yīng)方程式為N2+2H++ 3H2＝2NH4+；則放電過程中，氫離子濃度降低，pH增大，a錯(cuò)誤；因?yàn)樵撨^程中生成銨根離子，所以溶液中的NH4Cl濃度增大，但Cl-的物質(zhì)的量不變，所以氯離子離子濃度不變，b正確；每轉(zhuǎn)移6.021023個(gè)電子，即1mol電子，則有0.5mol氫氣被氧化， 標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積是11.2L，c正確；隨著反應(yīng)的進(jìn)行，氯化銨的濃度增大，而HCl的濃度逐漸減小，所以為保持放電效果，電池使用一段時(shí)間需更換電解質(zhì)溶液，d正確，答案選bcd。

考點(diǎn)：考查對(duì)原電池反應(yīng)原理的應(yīng)用、蓋斯定律的應(yīng)用，化學(xué)平衡移動(dòng)的判斷