Question

【題目】氮的氧化物是大氣的主要污染物，是當前環保工作的重要研究內容之一。

(1)氨氣還原氮的氧化物

①N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H1 ②4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(l) △H2

則4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(1) △H=________。(用含△H1、△H2的式子表示)

依據反應②，可將氨氣直接用于燃料電池，用KOH溶液作電解質溶液，寫出負極電極反應式:____________。

(2)在一密閉容器中投入一定量的氨氣，發生反應2NH3N2+3H2△H>0，反應過程中NH3的濃度隨時間變化的情況如圖所示。

請回答:

①曲線A中，反應在前2min內氫氣的平均反應速率為________。此條件下的平衡常數K=____。

②在其它條件相同時，若改變某一條件，使該反應發生如圖曲線B的反應情況，則此條件可能是改變_________(填“濃度”、“壓強”、“溫度”或“催化劑”)。簡述判斷理由_________。

(3)一定溫度下，在恒壓密閉容器中N2O5可發生下列反應:

①2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g) ②2NO2(g)2NO(g)+O2(g)

若達平衡時，c(NO2)=0.6mol/L，c(O2)=1.2mol/L，則反應②中NO2的轉化率為______，N2O5(g)的起始濃度應至少大于______mol/L.

Answer 1

【答案】 ΔH2 -3ΔH1 2NH3 -6e－+6OH－=N2 +6H2O 0.3 mol/(L·min) 0.12 溫度 從圖像變化趨勢看，B比A反應速率加快，達平衡時NH3濃度小，所以只可能是升高溫度 70% 1

【解析】(1)已知：①N2(g)+O2(g)＝2NO(g) △H1

②4NH3(g)+3O2(g)＝2N2(g)+6H2O(l) △H2

則根據蓋斯定律可知②－①×3即得到反應4NH3(g)+6NO(g)＝5N2(g)+6H2O(1)的△H＝△H2－3△H1。負極氨氣發生失去電子的氧化反應，電解質溶液顯堿性，則負極電極反應式為2NH3-6e－+6OH－＝N2+6H2O。(2)①曲線A中，反應在前2min內消耗氨氣是0.4mol/L，則根據方程式可知生成氫氣是0.6mol/L，氫氣的平均反應速率為0.6mol/L÷2min＝0.3mol/(L·min)。2min時反應達到平衡狀態，平衡時氮氣是0.2mol/L，則此條件下的平衡常數K＝。②從圖像變化趨勢可知，B比A反應速率加快，達平衡時NH3濃度小，由于正反應是體積增大的吸熱的可逆反應，所以改變的條件只可能是升高溫度。(3)設反應①中生成氧氣是xmol/L，則生成NO2是4xmol/L，因此反應②中生成氧氣是1.2mol/L－xmol/L，消耗NO2是2.4mol/L－2xmol/L，所以4xmol/L－(2.4mol/L－2xmol/L)＝0.6mol/L，解得x＝0.5，所以反應②中NO2的轉化率為。由于是可逆反應，則N2O5(g)的起始濃度應至少大于2xmol/L＝1mol/L。