Question

【題目】工業(yè)制硝酸的主要反應為4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(l)△H

(1)已知：氫氣的燃燒熱為285.8kJmol-1

N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H=-92.4kJmol-1

N2(g)+O2(g)2NO(g)△H=+180.6kJmol-1

則上述工業(yè)制硝酸的主要反應的△H=______。

(2)在容積固定的密閉容器中發(fā)生上述反應，容器內部分物質的物質的量濃度如下表：

濃度	c(NH3)(molL-1)	c(O2)(molL-1)	c(NO)(molL-1)
起始	0.8	1.6	0
第2min	0.6	a	0.2
第4min	0.3	0.975	0.5
第6min	0.3	0.975	0.5
第8min	0.7	1.475	0.1

①反應在第2min到第4min內，O2的平均反應速率為______。

②反應在第6min時改變了條件，改變的條件可能是______(填序號)。

A 使用催化劑　　　B 升高溫度C 減小壓強D 增加O2的濃度

③下列說法中能說明4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)達到平衡狀態(tài)的是_____(填序號)。

A 單位時間內生成nmolNO的同時，生成nmolNH3

B 條件一定，混合氣體的平均相對分子質量不再變化

C 百分含量w(NH3)=w(NO)

D 反應速率v(NH3)∶v(O2) ∶v(NO) ∶v(H2O)=4∶5∶4∶6

E 若在恒溫恒壓下容積可變的容器中反應，混合氣體的密度不再變化

(3)某研究所組裝的CH3OH-O2燃料電池的工作原理如圖所示。

①該電池工作時，b口通入的物質為______。

②該電池正極的電極反應式為______。

Answer 1

【答案】-1168.8kJ/mol 0.1875mol/（Lmin） B ABE CH3OH O2+4e-+4H+=2H2O

【解析】

(1)氫氣的燃燒熱為285.8kJ/mol，寫出熱化學反應方程式，結合題中的方程式，根據蓋斯定律分析解答；

(2)①根據氨氣的濃度變化求出氨氣的速率，再求氧氣的速率；

②先分析圖表中反應物和生成物的濃度的變化，再根據外界對化學平衡的影響分析；

③根據達到平衡狀態(tài)，正逆反應速率相等，各組分的濃度、百分含量不再變化，分析判斷；

(3)根據圖示中氫離子的移動方向分析判斷該燃料電池的正負極，結合原電池原理分析解答。

(1)已知氫氣的燃燒熱為285.8kJ/mol，則①O2(g)+2H2(g)═2H2O(l)△H=-571.6kJ/mol，②N2(g)+3H2(g)═2NH3(g)△H=-92.4kJ/mol，③N2(g)+O2(g)═2NO(g)△H=+180.6kJ/mol，由蓋斯定律，3×①-2×②+2×③得：4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(l) △H=(-571.6kJ/mol)×3-(-92.4kJ/mol)×2 +(+180.6kJ/mol)×2 =-1168.8kJ/mol，故答案為：-1168.8kJ/mol；

(2)①反應的方程式為4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(l)△H=-1168.8kJ/mol，氨氣的平均化學反應速率為v===0.15 mol/(Lmin)，同一化學反應同一時間段內，各物質的反應速率之比等于計量數之比，所以氧氣的平均化學反應速率為：0.15 mol/(Lmin)×=0.1875 mol/(Lmin)，故答案為：0.1875mol/(Lmin)；

②通過圖表比較第6min和第8min反應物和生成物的濃度知，反應物濃度增大，生成物濃度減小，平衡逆移，所以改變的條件是升高溫度，故B正確，故答案為：B；

③A．單位時間內生成n mol NO為正速率，生成n molNH3為逆速率，而且正逆速率之比等于化學計量數之比，表示正逆反應速率相等，能說明反應達到了平衡狀態(tài)，故A正確；B．該反應是氣體的總物質的量增大的反應，氣體的質量不變，則氣體平均相對分子質量減小，若容器中氣體平均摩爾質量不變，說明正逆反應速率相等，達到了平衡狀態(tài)，故B正確；C．百分含量w(NH3)=w(NO)，不能說明反應物或生成物的濃度不再變化，所以無法判斷是否達到平衡狀態(tài)，故C錯誤；D．反應速率v(NH3)∶v(O2) ∶v(NO) ∶v(H2O)=4∶5∶4∶6，反應開始后始終成立，不能說明反應達到平衡狀態(tài)，故D錯誤；E．該反應是體積增大的反應，反應過程中氣體的質量不變，所以氣體的密度逐漸減小，當密度不變了，說明反應達到了平衡狀態(tài)，故E正確；故答案為：ABE；

(3)①根據圖示中氫離子由a側電極移向c側電極，則c側電極為正極，所以c口通入的是氧氣，則b口通入的物質為CH3OH，故答案為：CH3OH；

②c側電極為正極，通入的是氧氣，發(fā)生的電極反應為：O2+4e-+4H+=2H2O，故答案為：O2+4e-+4H+=2H2O。