Question

18．氮的氫化物--氨，是重要的化工原料，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有廣泛的應(yīng)用．而煙氣中的NO₂必須脫除（即脫硝）后才能排放．

（1）合成氨原來(lái)氫氣的一個(gè)制備反應(yīng)為：CO+H₂O（g）═CO₂+H₂
①t°C時(shí)，往1L密閉容器中充入0.2molCO和0.3mol水蒸氣．反應(yīng)建立平衡后，體系中c（H₂）=0.12mol•L^-1．該溫度下此反應(yīng)的平衡常數(shù)K=1（填計(jì)算結(jié)果）
②保持溫度不變，向上述平衡體系中再加入0.1molCO，當(dāng)反應(yīng)重新建立平衡時(shí)，水蒸氣的總轉(zhuǎn)化率α（H₂O）=50%．
（2）NH₃和O₂在鉑系催化劑作用下從145°C就開(kāi)始反應(yīng)：4NH₃（g）+5O₂（g）═4NO（g）+6H₂O（g）；
△H=-905kJ•mol^-1
不同溫度下NO產(chǎn)率如圖1所示，溫度高于900°C時(shí)，NO產(chǎn)率下降的原因溫度高于900℃時(shí)，平衡向左移動(dòng)．
（3）已知：CH₄（g）+2O₂═CO₂（g）+2H₂O；△H=-890.3kJ•mol-1
N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）；△H=+180kJ•mol-1
CH₄可用于脫硝，其熱化學(xué)方程式為CH₄（g）+4NO（g）═CO₂（g）+2N₂（g）+2H₂O（l）△H=-1250.3 kJ•mol^-1．
（4）以NO₂、O₂．熔融NaNO₂組成的燃料電池裝置如圖2所示，在使用過(guò)程中石墨Ⅰ電極反應(yīng)生成一種氧化物Y，有關(guān)電極反應(yīng)可表示為NO₂+NO₃^--e^-=N₂O₅．

Answer 1

分析 （1）①利用三段式計(jì)算出平衡時(shí)各物質(zhì)的量的平衡濃度，代入平衡常數(shù)表達(dá)式計(jì)算．
②保持溫度不變，平衡常數(shù)不變．向上述平衡體系中再加入0.1mol CO，可以等效為開(kāi)始加入0.3molCO，0.3molH₂O，
令參加反應(yīng)的水的物質(zhì)的量為xmol，利用三段式用x表示出各物質(zhì)的濃度變化量、平衡時(shí)各物質(zhì)的平衡濃度，代入平衡常數(shù)計(jì)算x值，再利用轉(zhuǎn)化率定義計(jì)算；
（2）對(duì)于放熱反應(yīng)，溫度升高，則化學(xué)平衡向逆向移動(dòng)；
（3）已知：①CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）；△H=-890.3kJ•mol^-1
②N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）；△H=+180kJ•mol^-1
根據(jù)蓋斯定律：①-2×②得CH₄（g）+4NO（g）═CO₂（g）+2N₂（g）+2H₂O（l），可計(jì)算反應(yīng)熱；
（4）燃料電池的負(fù)極上發(fā)生燃料失去電子的氧化反應(yīng)，即NO₂+NO₃^--e^-=N₂O₅．

解答 解：（1）①對(duì)于可逆反應(yīng)：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始物質(zhì)的量濃度（mol/L）  0.2     0.3                0           0   
轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量濃度（mol/L）  0.12    0.12              0.12     0.12
平衡物質(zhì)的量濃度（mol/L）  0.08    0.18              0.12     0.12   
所以該溫度下此反應(yīng)的平衡常數(shù)K=$\frac{0.12×0.12}{0.08×0.18}$=1．
故答案為：1；
②保持溫度不變，平衡常數(shù)不變，向上述平衡體系中再加入0.1mol CO，可以等效為開(kāi)始加入0.3molCO，0.3molH₂O，
對(duì)于可逆反應(yīng)：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始物質(zhì)的量濃度（mol/L）  0.3     0.3                0       0   
轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量濃度（mol/L）  x        x                  x      x
平衡物質(zhì)的量濃度（mol/L）  0.3-x   0.3-x               x      x  
所以$\frac{x•x}{（0.3-x）•（0.3-x）}$=1，解得x=1.5
所以當(dāng)反應(yīng)重新建立平衡時(shí)，水蒸氣的總轉(zhuǎn)化率α（H₂O）=$\frac{1.5mol}{0.3mol}$×100%=50%．
故答案為：50%；
（2）對(duì)于放熱反應(yīng)，溫度升高，則化學(xué)平衡向逆向移動(dòng)，所以氨氣的產(chǎn)率減小，
故答案為：溫度高于900℃時(shí)，平衡向左移動(dòng)；
（3）已知：①CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）；△H=-890.3kJ•mol^-1
②N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）；△H=+180kJ•mol^-1
根據(jù)蓋斯定律：①-2×②得CH₄（g）+4NO（g）═CO₂（g）+2N₂（g）+2H₂O（l），△H=-890.3kJ•mol^-1-2×（+180kJ•mol^-1）=-1250.3 kJ•mol^-1；
故答案為：CH₄（g）+4NO（g）═CO₂（g）+2N₂（g）+2H₂O（l）△H=-1250.3 kJ•mol^-1；
（4）燃料電池的負(fù)極上發(fā)生燃料失去電子的氧化反應(yīng)，即NO₂+NO₃^--e^-=N₂O₅，故答案為：NO₂+NO₃^--e^-=N₂O₅．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較為綜合，涉及蓋斯定律的應(yīng)用、化學(xué)平衡的計(jì)算、電解原理的應(yīng)用、氧化還原反應(yīng)、圖象的分析與應(yīng)用等，為高考常見(jiàn)題型，考查了學(xué)生的分析能力以及對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力，題目難度中等．