Question

【題目】研究氮及其化合物對化工生產(chǎn)有重要意義。

(1)已知：①N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH1

②2NH3(g)N2(g)+3H2(g) △H2

③2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H3

則熱化學(xué)方程式：4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g)△H=__(用△H1、△H2、△H3表示)。

(2)在2L密閉絕熱容器中，投入4mol N2和6mol H2，在一定條件下生成NH3，測得不同溫度下，平衡時(shí)NH3的物質(zhì)的量數(shù)據(jù)如下表：

溫度/K	T1	T2	T3	T4
n(NH3)/mol	3.6	3.2	2.8	2.0

①下列能說明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是__。

A．3v正(H2)=2v逆(NH3) B．容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)不變

C．混合氣體的密度不變 D．混合氣的溫度保持不變

②溫度T1__(填“>”<”或“=”)T3。

③在T3溫度下，達(dá)到平衡時(shí)N2的轉(zhuǎn)化率為__。

(3)N2O4為重要的火箭推進(jìn)劑之一。N2O4與NO2轉(zhuǎn)換的熱化學(xué)方程式為N2O4(g)2NO2(g) △H。上述反應(yīng)中，正反應(yīng)速率v正=k正·p(N2O4)，逆反應(yīng)速率v逆=k逆·p2(NO2)，其中k正、k逆為速率常數(shù)，則該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)Kp為__(以k正、k逆表示)。若將一定量N2O4投入真空容器中恒溫恒壓分解(溫度298K、壓強(qiáng)110kPa)，已知該條件下k逆=5×102kPa-1·s-1，當(dāng)N2O4分解10%時(shí)，v逆=__kPa·s-1。

(4)以連二亞硫酸鹽(S2O42-)為還原劑脫除煙氣中的NO，并通過電解再生，裝置如圖。陰極的電極反應(yīng)式為__，電解槽中的隔膜為__(填“陽”或“陰”)離子交換膜。每處理1mol NO，電路中通過電子的物質(zhì)的量為__。

Answer 1

【答案】2△H2-3△H1+3△H3 BD < 35% 2×105 2HSO3-+4H++2e-=S2O42-+2H2O 陽 2mol

【解析】

(1)已知：①N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH1

②2NH3(g)N2(g)+3H2(g) △H2

③2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H3

利用蓋斯定律，便可求出熱化學(xué)方程式：4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g) △H；

(2)①A．3v正(H2)=2v逆(NH3)，則v正(H2)：v逆(NH3)=2：3；

B．容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)不變，則反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變；

C．混合氣體的質(zhì)量不變、體積不變，密度始終不變；

D．混合氣的溫度保持不變，則反應(yīng)物的物質(zhì)的量不再發(fā)生改變；

②從T1到T3，n(NH3)減小，說明平衡逆向移動(dòng)，由此可確定溫度T1與T3的關(guān)系；

③T在T3溫度下，可利用三段式，求出達(dá)到平衡時(shí)N2的轉(zhuǎn)化率；

(3)平衡時(shí)，v正= v逆，由此可求出該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)Kp；假設(shè)將1mol N2O4投入真空容器中恒溫恒壓分解(溫度298K、壓強(qiáng)110kPa)，已知該條件下k逆=5×102kPa-1·s-1，當(dāng)N2O4分解10%時(shí)，由反應(yīng)式N2O4(g)2NO2(g)，可求出生成NO20.2mol，p(NO2)=，由此可求出v逆；

(4)由圖中可以看出，在陰極，SO32-→S2O42-，則陽極應(yīng)為H2O失電子生成H+和O2，由此可寫出陰極的電極反應(yīng)式，電解槽中的隔膜類型，在NO吸收柱內(nèi)發(fā)生反應(yīng)S2O42-+2NO=2SO32-+N2，由此可算出每處理1mol NO，電路中通過電子的物質(zhì)的量。

(1)已知：①N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH1

②2NH3(g)N2(g)+3H2(g) △H2

③2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H3

利用蓋斯定律，將2×②-3×①+3×③，便可求出熱化學(xué)方程式：4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g) △H=2△H2-3△H1+3△H3；答案為：2△H2-3△H1+3△H3；

(2)①A．3v正(H2)=2v逆(NH3)，則v正(H2)：v逆(NH3)=2：3，速率之比不等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，反應(yīng)未達(dá)平衡，A不合題意；

B．容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)不變，則反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變，反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，B符合題意；

C．混合氣體的質(zhì)量不變、體積不變，密度始終不變，不一定達(dá)平衡狀態(tài)，C不合題意；

D．混合氣的溫度保持不變，則反應(yīng)物的物質(zhì)的量不再發(fā)生改變，反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，D符合題意；因此BD符合題意，答案為：BD；

②合成氨反應(yīng)為放熱反應(yīng)，從T1到T3，n(NH3)減小，說明平衡逆向移動(dòng)，從而表明溫度升高，即溫度T1<T3；答案為：<；

③T3溫度下，在2L密閉絕熱容器中，投入4mol N2和6mol H2，平衡時(shí)生成NH3 2.8mol，

建立三段式如下：

達(dá)到平衡時(shí)N2的轉(zhuǎn)化率為=35%；答案為：35%；

(3)平衡時(shí)，v正= v逆，k正·p(N2O4)= k逆·p2(NO2)，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)Kp== ；假設(shè)將1mol N2O4投入真空容器中恒溫恒壓分解(溫度298K、壓強(qiáng)110kPa)，已知該條件下k逆=5×102kPa-1·s-1，當(dāng)N2O4分解10%時(shí)，由反應(yīng)式N2O4(g)2NO2(g)，可求出生成NO2 0.2mol，p(NO2)=，由此可求出v逆=k逆×p2(NO2)= 5×102kPa-1·s-1×()2=2×105 kPa·s-1；答案為：；2×105；

(4)由圖中可以看出，在陰極，SO32-→S2O42-，則陽極應(yīng)為H2O失電子生成H+和O2，由此可寫出陰極的電極反應(yīng)式2HSO3-+4H++2e-=S2O42-+2H2O；因?yàn)殛枠O生成H+，而陰極消耗H+，所以H+應(yīng)從陽極遷移到陰極，電解槽中的隔膜應(yīng)為陽離子交換膜；在NO吸收柱內(nèi)發(fā)生反應(yīng)S2O42-+2NO=2SO32-+N2，依據(jù)電子守恒，可算出每處理1mol NO(N 由+2價(jià)降為0價(jià))，電路中通過電子的物質(zhì)的量2mol；答案為：2HSO3-+4H++2e-=S2O42-+2H2O；陽；2mol。