Question

NH₃能被O₂氧化生成NO，進(jìn)而氧化成NO₂，用來制造硝酸；將NO₂（g）轉(zhuǎn)化為N₂O₄（l），再制備濃硝酸．

（1）2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）．在其他條件相同時(shí)，分別測(cè)得NO的平衡轉(zhuǎn)化率的不同壓強(qiáng)（P₁、P₂）下隨溫度變化的曲線如圖1．
①P₁

 

（填“＞”或“＜”）P₂
②隨溫度升高，該反應(yīng)平衡常數(shù)變化的趨勢(shì)是

 

．
（2）已2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H₁＜0 2NO₂（g）?N₂O₄（l）△H₂＜0
下列能量變化示意圖中，正確的是

 

（填序號(hào)）

（3）50℃時(shí)在容積為1.0L的密閉容器中，通入一定量的N₂O₄，發(fā)生反應(yīng)N₂O₄（g）?2NO₂（g），隨著反應(yīng)的進(jìn)行，混合氣體的顏色變深．達(dá)到平衡后，改變反應(yīng)溫度T，10s后又達(dá)到平衡，這段時(shí)間內(nèi)，c（N₂O₄）以0.0020mol/（L?s）的平均速率降低．
①50℃時(shí)，體系中各物質(zhì)濃度隨時(shí)間變化如圖2所示．在0～60s時(shí)段，反應(yīng)速率v（NO₂）為

 

mol/（L?s）．
②T

 

（填“＞”或“＜”） 50℃．
③計(jì)算溫度T時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K（寫出計(jì)算過程）．
（4）科學(xué)家正在開發(fā)以氨代替氫氣的新型燃料電池有許多優(yōu)點(diǎn)；制氨工業(yè)基礎(chǔ)好、技術(shù)成熟、成本低、儲(chǔ)運(yùn)方便等．直接供氨式堿性（KOH）燃料電池的總反應(yīng)為：4NH₃+3O₂═2N₂+6H₂O，氨氣應(yīng)通入

 

 （填“正極”或“負(fù)極”）室，正極反應(yīng)式為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：轉(zhuǎn)化率隨溫度、壓強(qiáng)的變化曲線,反應(yīng)熱和焓變,化學(xué)電源新型電池,物質(zhì)的量或濃度隨時(shí)間的變化曲線

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,化學(xué)平衡專題,電化學(xué)專題

分析：（1）①已知2NO（g）+O₂（g）?2N0₂（g）是正方向體積減小的反應(yīng)，根據(jù)壓強(qiáng)對(duì)平衡的影響分析；
②根據(jù)圖象2判斷該反應(yīng)正方向是放熱還是吸熱，再判斷K隨溫度的變化；
（2）降低溫度，將NO₂（g）轉(zhuǎn)化為N₂O₄（l）說明反應(yīng)2NO₂（g）?N₂O₄（l）為放熱反應(yīng)，同種物質(zhì)液態(tài)時(shí)能量比氣態(tài)時(shí)能量低；
（3）依據(jù)圖象結(jié)合化學(xué)反應(yīng)速率公式以及三段法進(jìn)行解答即可；
（4）負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，氨氣被氧化生產(chǎn)氮?dú)�，�?jù)此解答即可．

解答： 解：（1）①已知2NO（g）+O₂（g）?2N0₂（g）是正方向體積減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)平衡正移，則NO的轉(zhuǎn)化率會(huì)增大，由圖可知P₂時(shí)NO的轉(zhuǎn)化率大，則P₂時(shí)壓強(qiáng)大，
即P₁＜P₂，故答案為：＜；
②由圖象2可知，隨著溫度的升高，NO的轉(zhuǎn)化率減小，說明升高溫度平衡逆移，則該反應(yīng)正方向是放熱反應(yīng)，所以升高溫度平衡常數(shù)K減小，故答案為：逐漸減�。�
（2）降低溫度，將NO₂（g）轉(zhuǎn)化為N₂O₄（l）說明反應(yīng)2NO₂（g）?N₂O₄（l）為放熱反應(yīng)，所以在圖象中該反應(yīng)的反應(yīng)物的總能量比生成物的總能量高，同種物質(zhì)氣態(tài)變液態(tài)會(huì)放出熱量，即液態(tài)時(shí)能量比氣態(tài)時(shí)能量低，則N₂O₄（l）具有的能量比N₂O₄（g）具有的能量低，圖象A符合，故A正確；故答案為：A；
（3）①50℃時(shí)，在0～60s時(shí)段，反應(yīng)速率v（NO₂）=

0.12mol/L

60s

=0.0020mol/（L?s），故答案為：0.0020；
②改變反應(yīng)溫度T，10s后又達(dá)到平衡，這段時(shí)間內(nèi)，c（N₂O₄）以0.0020mol/（L?s）的平均速率降低，說明改變溫度，平衡左移，由于此反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故改變的溫度條件是升高溫度，故T＞50℃，故答案為：＞；
③反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)N₂O₄的濃度減少0.0020 mol/（L?s）×10s=0.020 mol/L，
                    N₂O₄（g）?2NO₂（g）
c_開始（mol/L）      0.040          0.12
c_平衡（mol/L）  （0.040-0.020）（0.12+0.020×2）
K=

c2(NO2)

c(N 2O4)

=

(0.12+0.02×2)2

0.04-0.02

=1.28，答：溫度T時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K為1.28；
（4）負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，即負(fù)極通入氨氣，氨氣被氧化生產(chǎn)氮?dú)�，電極反應(yīng)式為2NH₃-6e^-+6OH^-=N₂+6H₂O，正極為氧氣得到電子，反應(yīng)式為：3O₂+6H₂O+12e^-=12OH^-，故答案為：負(fù)極；3O₂+6H₂O+12e^-=12OH^-．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了化學(xué)方程式書寫、影響平衡及平衡常數(shù)的因素、能量變化圖的分析等，題目涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，側(cè)重于考查學(xué)生的綜合運(yùn)用能力，難度中等，注意基礎(chǔ)知識(shí)的積累掌握