Question

【題目】液氨氣化后分解產(chǎn)生的氫氣可作為燃料供給氫氧燃料電池。

已知：2NH3(g) N2 (g)+3H2(g) △H= 92.4 kJ·mol-1

2H2 (g)+O2 (g)=2H2O(g) △H= - 483.6 kJ·mol-1

NH3(l) NH3 (g) △H= 23.4 kJ·mol-1

(1) 4NH3(l)+3O2 (g)2N2(g)+6H2O(g) 的△H=______，該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為______。

(2) 2NH3(g) N2(g)十3H2(g)能自發(fā)的條件是_________（填“高溫”或“低溫”）；恒溫（T1）恒容時(shí)，催化分解初始濃度為c0的氨氣，得氨氣的轉(zhuǎn)化率α(NH3)隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖曲線1。如果保持其他條件不變，將反應(yīng)溫度提高到T2，請(qǐng)?jiān)趫D中再添加一條催化分解初始濃度也為c0的氨氣過(guò)程中α(NH3)～t的總趨勢(shì)曲線_________（標(biāo)注2）。

(3)有研究表明，在溫度大于70℃、催化劑及堿性溶液中，可通過(guò)電解法還原氮?dú)獾玫桨睔�，寫出陰極的電極反應(yīng)式______________________。

(4) 25℃時(shí)，將amol/L的氨水與b mol/L鹽酸等體積混合（體積變化忽略不計(jì)），反應(yīng)后溶液恰好顯中性，用a、b表示NH3·H2O的電離平衡常數(shù)為_______________。

Answer 1

【答案】 -1172.4kJ/mol 高溫 N2+3H2O+6e-=2NH3+6OH-

【解析】本題考查蓋斯定律的應(yīng)用，反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的判斷，電解原理的應(yīng)用及電離平衡常數(shù)等知識(shí)，根據(jù)具體知識(shí)解答即可。

（1）①2NH3(g) N2 (g)+3H2(g) △H= 92.4 kJ·mol-1，②2H2 (g)+O2 (g)=2H2O(g) △H= - 483.6 kJ·mol-1，③NH3(1) NH3 (g) △H= 23.4 kJ·mol-1，由蓋斯定律：2×①+3×②+4×③得到反應(yīng)4NH3(l)+3O2 (g)2N2(g)+6H2O(g) 的△H=92.4×2+（-483.6）×3+23.4×4=-1172.4kJ/mol；根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)的含義，該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為。

（2）已知2NH3(g) N2 (g)+3H2(g) △H= 92.4 kJ·mol-1，反應(yīng)后氣體的物質(zhì)的量增大，則△S＞0，而且△H＞0，若要使△H-T·△S＜0，則需在較高溫度下，所以2NH3(g) N2(g)十3H2(g)能自發(fā)進(jìn)行的條件是高溫；將反應(yīng)溫度提高到T2，反應(yīng)速率加快，到達(dá)平衡所用時(shí)間縮短，氨氣的分解反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡正向移動(dòng)，氨氣的轉(zhuǎn)化率增大，則T2溫度時(shí)氨氣分解初始濃度為c0的過(guò)程中α（NH3）～t的總趨勢(shì)曲線為。

（3）根據(jù)題意，電解法還原氮?dú)獾玫桨睔�，陰極是氮?dú)獾秒娮影l(fā)生還原反應(yīng)生成氨氣，1mol氮?dú)獾?mol電子，利用OH－平衡電荷，然后用原子守恒配平，則電極反應(yīng)式為N2+3H2O+6e-=2NH3+6OH- 。

（4）將amol/L的氨水與bmol/L的鹽酸等體積混合，反應(yīng)后溶液顯中性，則溶液中c(H＋)=c（OH-）=1×10-7mol/L，根據(jù)電荷守恒c(Cl-)+c(OH-)=c(NH4+)+c(H+)，溶液中c（NH4+）=c（Cl-）= mol/L，混合后反應(yīng)前c（NH3H2O）= mol/L，則反應(yīng)后c（NH3H2O）=（ - ）mol/L，mol/L，Kb=[c(NH4＋ )·c(OH－)]÷c(NH3·H2O)=。