Question

13．目前工業(yè)合成氨的原理是N₂（g）+3H₂?2NH₃（g），△H=-93．O kJ•mol^-1
（1）已知一定條件下：2N₂（g）+6H₂O（1）?4NH₃（g）+3O₂（g），△H=十l 530．O kJ•mol^一1．則氫氣燃燒熱的熱化學(xué)方程式為H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-286.0 kJ/mol
（2）如圖，在恒溫恒容裝置中進行合成氨反應(yīng)．
①表示N₂濃度變化的曲線是C．
②前25min內(nèi)，用H₂濃度變化表示的化學(xué)反應(yīng)速率是0.12 mol•L^-1•min^-1．
③在25min末剛好平衡，則平衡常數(shù)K=$\frac{4}{27}$．
（3）在恒溫恒壓裝置中進行工業(yè)合成氨反應(yīng)，下列說法正確的是AD．
A．氣體體積不再變化，則已平衡
B．氣體密度不再變化，尚未平衡
C．平衡后，往裝置中通入一定量Ar，壓強不變，平衡不移動
D．平衡后．壓縮容器，生成更多NH₃
（4）電廠煙氣脫氮的主反應(yīng)①：4NH₃（g）+6NO（g）?5N₂（g）+6H₂O（g），△H＜0，副反應(yīng)②：2NH₃（g）+8NO（g）?5N₂0（g）4-3H₂O（g）△H＞0．平衡混合氣中N₂與N₂0含量與溫度的關(guān)系如圖2．
請回答：在400～600K時，平衡混合氣中N₂含量隨溫度的變化規(guī)律是隨溫度升高，N₂的含量降低，導(dǎo)致這種規(guī)律的原因是主反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升溫使主反應(yīng)的平衡左移或者副反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升溫使副反應(yīng)的平衡右移，降低了NH₃和NO濃度，使主反應(yīng)的平衡左移（任答合理的一條原因）．
（5）直接供氨式燃料電池是以NaOH溶液為電解質(zhì)溶液，電池反應(yīng)為4NH₃（g）+30₂=2N₂+6H₂O．則負極電極反應(yīng)式為2NH₃+6OH^--6e^-=N₂+6H₂O．
（6）取28.70g ZnSO₄•7H₂0加熱至不同溫度，剩余固體的質(zhì)量變化如圖3所示．680℃時所得固體的化學(xué)式為b（填字母序號）．a(chǎn)．ZnO    b．Zn₃0（S0₄）₂    c．ZnS0₄    d．ZnS0₄•H ₂0

Answer 1

分析 （1）已知①2N₂（g）+6H₂O（l）?4NH₃（g）+3O₂（g）△H=+1530.0kJ/mol．
②N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-93.0kJ/mol，利用蓋斯定律將$\frac{②×2-①}{6}$可得氫氣燃燒的熱化學(xué)方程式；
（2）①根據(jù)圖象中氮氣的濃度的減少是氫氣減少的$\frac{1}{3}$，C為氮氣的濃度變化曲線；
②根據(jù)圖象中的濃度變化及時間計算出用N₂的濃度變化表示的化學(xué)反應(yīng)平均速率；
③根據(jù)平衡常數(shù)K=$\frac{c（NH{\;}_{3}）{\;}^{2}}{c（N{\;}_{2}）•c（H{\;}_{2}）{\;}^{3}}$表達式計算出該反應(yīng)的平衡常數(shù)；
（3）根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)特征進行判斷；
（4）根據(jù)圖2中隨著溫度升高，氮氣、N₂O的含量變化進行分析；根據(jù)溫度對化學(xué)平衡影響及兩個可逆反應(yīng)的反應(yīng)熱情況進行分析；
（5）根據(jù)原電池原電池工作原理及電極反應(yīng)寫出該燃料電池的負極反應(yīng)式；
（6）28.70 g ZnSO₄•7H₂O的物質(zhì)的量為0.1mol，分別分析生成ZnO、ZnSO₄、ZnSO₄•H₂O的質(zhì)量，進而確定溫度．

解答 解：（1）已知①2N₂（g）+6H₂O（l）?4NH₃（g）+3O₂（g）△H=+1530.0kJ/mol．
②N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-93.0kJ/mol，利用蓋斯定律將$\frac{②×2-①}{6}$可得H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-286.0 kJ/mol，
故答案為：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-286.0 kJ/mol；
（2）①圖象中氮氣的濃度的減少是氫氣減少的$\frac{1}{3}$，C為氮氣的濃度變化曲線，故答案為：C；
②圖象中氮氣的濃度的減少是氫氣減少的$\frac{1}{3}$，A為氫氣的濃度變化曲線，v（H₂）=$\frac{6.0-3.0}{25}$mol•L^-1•min^-1=0.12mol•L^-1•min^-1，故答案為：0.12 mol•L^-1•min^-1；
③在25 min 末反應(yīng)剛好達到平衡，K=$\frac{c（NH{\;}_{3}）{\;}^{2}}{c（N{\;}_{2}）•c（H{\;}_{2}）{\;}^{3}}$=$\frac{4}{1×3{\;}^{3}}$=$\frac{4}{27}$；故答案為：$\frac{4}{27}$；
（3）A．合成氨反應(yīng)前后氣體體積不同，當體積不變時，得到化學(xué)平衡狀態(tài)，故A正確；
B．$ρ=\frac{m}{V}$，氣體質(zhì)量不變，由于反應(yīng)前后氣體體積不同，恒壓容器氣體體積可變，化學(xué)平衡移動時，密度隨之變化，當密度不變時，達到化學(xué)平衡狀態(tài)，故B錯誤；
C．充入Ar，容器壓強不變，則：N₂、H₂、和NH₃濃度降低，反應(yīng)物濃度降低大，化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動，故C錯誤；
D．平衡時，壓縮體積，壓強增大，化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動，NH₃濃度增大，故D正確；
故選：AD；
（4）根據(jù)圖象可知，在400K～600K時，平衡混合氣中N₂含量隨溫度的升高逐漸降低；主反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向著逆向移動，氮氣的含量減小，
故答案為：隨溫度升高，N₂的含量降低；主反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升溫使主反應(yīng)的平衡左移或者副反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升溫使副反應(yīng)的平衡右移，降低了NH₃和NO濃度，使主反應(yīng)的平衡左移；
（5）原電池負極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，所以該燃料電池中負極氨氣失去電子生成氮氣，電極反應(yīng)式為2NH₃+6OH^--6e^-=N₂+6H₂O，
故答案為：2NH₃+6OH^--6e^-=N₂+6H₂O；
（6）28.70 g ZnSO₄•7H₂O的物質(zhì)的量為0.1mol，若得ZnSO₄•H₂O的質(zhì)量為17.90g，則溫度為100℃；若得ZnSO₄的質(zhì)量為16.10g，則溫度為250℃；若得ZnO的質(zhì)量為8.10g，則溫度為930℃；據(jù)此通過排除法確定680℃時所得固體的化學(xué)式為Zn₃O（SO₄）₂；
故答案為：b．

點評 本題考查較綜合，涉及知識點較多，涉及通過圖象分析化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡及計算等問題，為高頻考點，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和計算能力的考查，需要學(xué)生較強的觀察能力及思維能力，難度較大；