Question

利用N₂和H₂可以實現NH₃的工業合成，而氨又可以進一步制備硝酸，在工業上一般可進行連續生產。請回答下列問題：
（1）已知：N₂(g)+O₂(g) = 2NO(g)           △H=+180．5kJ/mol
N₂(g)+3H₂(g)  2NH₃(g)    △H=－92．4kJ/mol
2H₂(g)+O₂(g) = 2H₂O(g)         △H=－483．6kJ/mol
寫出氨氣經催化氧化完全生成一氧化氮氣體和水蒸氣的熱化學方程式為
           。
（2）某科研小組研究：在其他條件不變的情況下，改變起始物氫氣的物質的量對N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g)反應的影響。
實驗結果如圖所示：

（圖中T表示溫度，n表示物質的量）
①圖像中T₂和T₁的關系是：T₂           T₁（填“高于”“低于”“等于”“無法確定”）
②比較在a、b、c三點所處的平衡狀態中，反應物N₂ 的轉化率最高的是（填字母）。                     。
③若容器容積為1L，在起始體系中加入1mol N₂ ，n=3mol反應達到平衡時H₂的轉化率為60%，則此 條件下（T₂），反應的平衡常數K=               。保持容器體積不變，再向容器中加入1mol N₂，3mol H₂反應達到平衡時，氫氣的轉化率將
（填“增大”、“減”或“不變”）。
（3）N₂O₅是一種新型硝化劑，其性質和制備受到人們的關注。
①一定溫度下，在恒容密閉容器中N₂O₅可發生下列反應：
2N₂O₅(g)4NO₂(g)＋O₂(g) ΔH＞0下表為反應在T₁溫度下的部分實驗數據

t/s	0	50	100
c(N2O5)/mol·L—1	5．0	3．5	2．4

 
則50s內NO₂的平均生成速率為                    。
②現以H₂、O₂、熔融鹽Na₂CO₃組成的燃料電池，采用電解法制備N₂O₅，裝置如圖所示，其中Y為CO₂。

寫出石墨I電極上發生反應的電極反應式                              。
在電解池中生成N₂O₅的電極反應式為                                 。

Answer 1

（1）4NH₃(g)+5O₂(g)=4NO(g)+6H₂O(g)    △H ="-905" ．0kJ/mol
（2）①低于 ②c   ③25/12； 增大
（3）①0．06mol?L^-1?s^-1
②H₂ + CO₃^2-－－2e^－  =  CO₂  +  H₂O
陽極：N₂O₄ + 2HNO₃ - 2e^—  =  2N₂O₅ +  2H⁺

試題分析：（1）氨氣和氧氣反應生成一氧化氮和水，由所給熱化學方程式
N₂(g)+O₂(g) = 2NO(g)           △H=+180．5kJ/mol    ①
N₂(g)+3H₂(g)  2NH₃(g)    △H=－92．4kJ/mol     ②
2H₂(g)+O₂(g) = 2H₂O(g)         △H=－483．6kJ/mol     ③
根據蓋斯定律得（①－②）×2＋③×3可得所求，答案是4NH₃(g)+5O₂(g)=4NO(g)+6H₂O(g)△H =-905．0kJ/mol
（2）①T₂的氨氣含量高于T₁的氨氣含量，溫度低對合成氨有利，所以T₂低于T₁
②a、b、c三點中c點的氫氣的物質的量最大，根據化學平衡中增大一種反應物的量，會增大另一種反應物的轉化率，所以c點的氮氣的轉化率最高；
③氫氣的起始濃度為3mol/L，氮氣的起始濃度為1mol/L，氫氣的轉化率為60%，所以平衡時：c(H₂)= 1．2mol/L，c(N₂)=0．4mol/L,c(NH₃)=1．2 mol/L，所以化學平衡常數K= c(NH₃)²/c(N₂)·c(H₂)³=25/12
(3) ①50s內N₂O₅濃度減少1．5mol/L，則NO₂的濃度增加3 mol/L，所以NO₂的平均生成速率為3 mol/L/50s=0．06mol?L^-1?s^-1
②左池為氫氧燃料電池裝置，石墨I電極上發生氧化反應，電極反應式為H₂ + CO₃^2-－－2e^－  =  CO₂  + H₂O
右池為電解池裝置，N₂O₅在陽極生成，石墨Ⅱ為陽極，發生氧化反應，電極反應式為：陽極：N₂O₄ + 2HNO₃ -2e^— =2N₂O₅ +2H⁺