Question

科學家一直致力于“人工固氮”的方法研究．目前合成氨的技術原理為氮氣和氫氣在高溫高壓催化劑條件下生成氨氣：
（1）已知：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）；△H=+180.5kJ?mol-¹
4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（g）；△H=-905kJ?mol-¹
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）；△H=-483.6kJ?mol-¹
請寫出氮氣和氫氣在高溫高壓催化劑條件下生成氨氣的熱化學方程式：

 

．
（2）氨氣在純氧中燃燒，生成一種單質和水，試寫出該反應的化學方程式：

 

，科學家利用此原理，設計成氨氣一氧氣燃料電池，則通入氨氣的電極是

 

 （填“正極”或“負極”）；堿性條件下，該電極發(fā)生反應的電極反應式為

 

．
（3）一定條件下，某密閉容器中發(fā)生反應：4NH₃（g）+5O₂（g）?4NO（g）+6H₂O（g）．
①寫出該反應的平衡常數表達式：K=

 

．
②在一定體積的密閉容器中，為使該反應的反應速率增大，且平衡向正反應方向移動，下列措施中可采用的是

 

（填字母代號）．
a．增大壓強    b．適當升高溫度     c．增大O₂的濃度    d．選擇高效催化劑．

Answer 1

考點：化學平衡的影響因素,用蓋斯定律進行有關反應熱的計算,原電池和電解池的工作原理

專題：

分析：（1）依據熱化學方程式和蓋斯定律計算分析得到；
（2）依據原子守恒書寫化學方程式，依據原電池原理分析判斷電極反應，燃料電池，燃料在負極失電子發(fā)生氧化反應；
（3）①化學平衡常數K=

生成物濃度系數冪次方

反應物濃度系數冪次方

；
②依據化學平衡移動原理結合 反應特征分析判斷．

解答： 解：（1）已知：①N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ?mol^-1
②4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（g）△H=-905kJ?mol^-1
③2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-483.6kJ?mol^-1
依據蓋斯定律，（③×3-②+①×2）÷2，得到：
氨氣在高溫高壓催化劑條件下生成氮氣和氫氣的熱化學方程式：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4 kJ?mol^-1；
故答案為：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4 kJ?mol^-1；
（2）氨氣在純氧中燃燒，生成一種單質和水，反應的化學方程式：4NH₃+3O₂

點燃  .

2N₂+6H₂O，氨氣一氧氣燃料電池，燃料在負極發(fā)生氧化反應，則通入氨氣的電極是負極；堿性條件下，該電極發(fā)生反應的電極反應式為：2NH₃+6OH^--6e^-=N₂+6H₂O，
故答案為：4NH₃+3O₂═2N₂+6H₂O；負極；2NH₃+6OH^--6e^-=N₂+6H₂O；
（3）①反應4NH₃（g）+5O₂（g）?4NO（g）+6H₂O（g）的平衡常數表達式K=

生成物濃度系數冪次方

反應物濃度系數冪次方

=

[NO]4?[H2O]6

[NH4]?[O2]5

，故答案為：

[NO]4?[H2O]6

[NH4]?[O2]5

；
②4NH₃（g）+5O₂（g）?4NO（g）+6H₂O（g）．在一定體積的密閉容器中，為使該反應的反應速率增大，且平衡向正反應方向移動，
a．反應是氣體體積增大的反應，增大壓強，反應速率增大，平衡逆向進行，故a不符合；
b．反應是放熱反應，適當升高溫度，反應速率增大，平衡逆向進行，故b不符合；
c．增大O₂的濃度，平衡正向進行，反應速率增大，故c符合；
d．選擇高效催化劑只能改變化學反應速率，但不改變化學平衡，故d不符合；
故答案為：c．

點評：本題考查了熱化學方程式和蓋斯定律計算應用，原電池原理和電極反應書寫應用，影響化學平衡因素分析判斷，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．