Question

【題目】Ⅰ．據報道，我國在南海北部神狐海域進行的可燃冰（甲烷的水合物)試采獲得成功。甲烷是一種重要的化工原料。

（1）甲烷重整是提高甲烷利用率的重要方式，除部分氧化外還有以下二種：

水蒸氣重整：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH1=+205.9kJ·mol-1 ①

CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH2=－41.2kJ·mol-1 ②

二氧化碳重整：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH3 ③

則反應 ①自發進行的條件是________________，ΔH3 =_____________kJ·mol-1。

Ⅱ．氮的固定一直是科學家研究的重要課題，合成氨則是人工固氮比較成熟的技術，其原理為N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

（2）在不同溫度、壓強和相同催化劑條件下，初始時N2、H2分別為0.1mol、0.3mol時，平衡后混合物中氨的體積分數（φ）如下圖所示。

①其中，p1、p2和p3由大到小的順序是________，其原因是_________________。

②若分別用vA(N2)和vB(N2)表示從反應開始至達平衡狀態A、B時的化學反應速率，則vA(N2)______ vB(N2)（填“>”“<”或“=”）

③若在250℃、p1為105Pa條件下，反應達到平衡時容器的體積為1L，則該條件下B點N2的分壓p(N2)為_________Pa (分壓=總壓×物質的量分數，保留一位小數)。

Ⅲ．以連二硫酸根(S2O42－)為媒介，使用間接電化學法也可處理燃煤煙氣中的NO，裝置如圖所示：

①陰極區的電極反應式為_____________________________。

②NO吸收轉化后的主要產物為NH4+，若通電時電路中轉移了0.3mole－，則此通電過程中理論上吸收的NO在標準狀況下的體積為_______mL。

Answer 1

【答案】 高溫 +247.1 p1>p2>p3 溫度相同時，增大壓強化學平衡向正反應方向移動，故平衡混合物中氨的體積分數越大壓強越大 < 8.3×103 2SO32-+4H++2e-=S2O42-+2H2O 1344

【解析】Ⅰ．(1)反應 ①CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH1=+205.9kJ·mol-1的ΔH＞0，ΔS＞0，反應要自發進行，△G=△H-T△S＜0，需要高溫，才自發進行；根據①CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH1=+205.9kJ·mol-1，②CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH2=－41.2kJ·mol-1，根據蓋斯定律，將①-②得：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH3=(+205.9kJ·mol-1)-(－41.2kJ·mol-1)=+247.1 kJ·mol-1，故答案為：高溫； +247.1；

Ⅱ．(2)①由N2+3H22NH3可知，增大壓強，平衡正向移動，由圖象可知在相同溫度下，平衡后混合物中氨的體積分數(φ)為P1＞P2＞P3，因此壓強關系是p1＞p2＞p3，故答案為：p1＞p2＞p3；溫度相同時，加壓平衡正向移動，故壓強越大平衡混合物中氨的體積分數越大，壓強越大；

②溫度越大，壓強越大，反應速率越大，p1＞p2，由圖可知，B對應的溫度、壓強大，則反應速率大，故答案為：＜；

③ N2 + 3H2 2NH3

開始(mol) 0.1 0.3 0

轉化(mol) x 3x 2x

平衡(mol) 0.1-x 0.3-3x 2x

=0.667，x=0.08mol，則B點N2的分壓p(N2)為×105Pa=8.3×103 Pa，故答案為：8.3×103；

Ⅲ．①由圖可知，陰極區通入液體主要含SO32-，流出主要含S2O42-，所以陰極區電極反應式為2SO32-+4H++2e-=S2O42-+2H2O，故答案為：2SO32-+4H++2e-=S2O42-+2H2O；

②由于NO吸收轉化后的主要產物為NH4+，NO～NH4+～5e-，若電路中轉移轉移0.3mole-，需要消耗NO0.06mol，標準狀況下體積為0.06mol×22.4L/mol =1344mL，故答案為：1344。