Question

氮是一種非常重要的元素，它的單質(zhì)和化合物應(yīng)用廣泛，在科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)有重要的應(yīng)用．試回答下列問題：

（1）N₂和H₂為原料合成氨氣的反應(yīng)為：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0，下列措施可以使化學(xué)平衡正向移動的是（填選項序號）

 

．
a．選擇適當(dāng)?shù)拇呋瘎?nbsp;    b．增大壓強     c．及時分離生成的NH₃     d．升高溫度
（2）在恒溫條件下，將N₂和H₂按一定比例混合的氣體充入一個2L固定容積的密閉容器中，10分鐘后反應(yīng)達到平衡時，n（N₂）=1.0mol，n（H₂）=1.0mol，n（NH₃）=0.4mol．
a．能說明化學(xué)反應(yīng)達到平衡的標(biāo)志是：

 

（填序號）
①每斷開1molN≡N的同時斷開6molN-H鍵   ②氣體密度保持不變   ③平均相對分子質(zhì)量保持不變   ④2v_正（H₂）=3v_正（NH₃）    ⑤各物質(zhì)的濃度相同
b．向該平衡體系中加入三種物質(zhì)各1mol，則化學(xué)平衡向

 

移動（正向、逆向、不移動）
（3）在容積恒定的密閉容器中進行反應(yīng)2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H＞0
該反應(yīng)的反應(yīng)速率（v）隨時間（t）變化的關(guān)系如圖1所示．若t₂、t₄時刻只改變一個條件，下列說法正確的是（填選項序號）

 

．
a．在t₂時，采取的措施可能是升高溫度
b．在t₃→t₄時，可依據(jù)容器內(nèi)氣體的密度保持不變判斷反應(yīng)已達到平衡狀態(tài)
c．在t₀→t₅時，容器內(nèi)NO₂的體積分?jǐn)?shù)在t₃→t₄時的值最大
（4）已知：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ/mol    
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-483.6kJ/mol
請寫出氨氣經(jīng)催化氧化完全生成一氧化氮氣體和水蒸氣的熱化學(xué)方程式：

 

．
（5）直接供氨式堿性燃料電池的電池反應(yīng)式是4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O，電解質(zhì)溶液一般使用KOH溶液，現(xiàn)在用供氨式堿性燃料電池電解足量的AgNO₃溶液．已知乙池中的兩個電極一個是石墨電極，一個是鐵電極，工作時M、N、兩個電極的質(zhì)量都不減少，請回答下列問題：
①M電極的材料是

 

，乙池中N電極的電極反應(yīng)式為

 

．
②在此過程中，乙池中某一電極析出金屬銀32.4g，若此時乙池溶液的體積為300mL，則乙池中溶液的pH為

 

．甲池通入NH₃

 

L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）

Answer 1

考點：化學(xué)平衡的計算,用蓋斯定律進行有關(guān)反應(yīng)熱的計算,原電池和電解池的工作原理,化學(xué)平衡常數(shù)的含義,化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷,化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡圖象的綜合應(yīng)用

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,化學(xué)平衡專題,電化學(xué)專題

分析：（1）a．催化劑改變反應(yīng)速率不改變化學(xué)平衡；
b．增大壓強平衡向氣體體積縮小的方向進行；
c．分離出氨氣平衡正向進行；
d．反應(yīng)是放熱反應(yīng)升溫平衡逆向進行；
（2）平衡的特征為正逆反應(yīng)速率相等、各物質(zhì)濃度不變及由此衍生的物理量不變，平衡常數(shù)用生成物平衡濃度冪次方乘積除以反應(yīng)物平衡濃度冪次方乘積，由Q與K的關(guān)系判斷平衡的移動；
（3）2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g））△H＞0．反應(yīng)是氣體體積減小的吸熱反應(yīng)；
a．反應(yīng)是吸熱反應(yīng)升溫正逆反應(yīng)速率增大，平衡正向進行；
b．反應(yīng)中氣體質(zhì)量守恒，體積不變，過程中密度不變；
c．依據(jù)圖象分析器內(nèi)NO₂的體積分?jǐn)?shù)在t₃～t₄時最大；
（4）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計算所需讓化學(xué)方程式，結(jié)合熱化學(xué)方程式定量關(guān)系計算；
（5）①燃料電池中，負極是燃料發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，由圖可知，氨氣在負極上失去電子，M與負極相連為陰極，工作時M、N、兩個電極的質(zhì)量都不減少，則Fe為陰極，乙池中N電極為陽極，氫氧根離子得到電子；
②乙池中某一電極析出金屬銀32.4g，n（Ag）=

32.4g

108g/mol

=0.3mol，結(jié)合電極反應(yīng)、電子守恒計算．

解答： 解：（1）a．選擇適當(dāng)?shù)拇呋瘎�，加快反�?yīng)速率，不影響平衡移動，H₂的轉(zhuǎn)化率不變，故a錯誤；
b．增大壓強，平衡向正反應(yīng)移動，H₂的轉(zhuǎn)化率增大，故b正確；
c．及時分離生成的NH₃，生成物濃度降低，平衡向正反應(yīng)移動，H₂的轉(zhuǎn)化率增大，故c正確；
d．升高溫度，平衡向逆反應(yīng)移動，H₂的轉(zhuǎn)化率降低，故d錯誤；
故答案為：bc；
（2）a．①每斷開1molN≡N的同時斷開6molN-H鍵，正逆反應(yīng)速率相同，達到平衡狀態(tài)，故正確；
②混合氣體的質(zhì)量、V不變，則氣體密度始終保持不變，不能判斷平衡狀態(tài)，故錯誤；
③混合氣體的總物質(zhì)的量為變量，則平均相對分子質(zhì)量保持不變，達到平衡狀態(tài)，故正確；
④2v_正（H₂）=3v_正（NH₃），正逆反應(yīng)速率相同，達到平衡狀態(tài)，故正確；
⑤各物質(zhì)的濃度相同，與起始濃度與轉(zhuǎn)化率有關(guān)，不能判斷平衡狀態(tài)，故錯誤；
故答案為：①③④；
b．在恒溫條件下，將N₂與H₂按一定比例混合的氣體充入一個2L固定容積的密閉容器中，10分鐘后反應(yīng)達平衡時，n（N₂）=1.0mol，n（H₂）=1.0mol，n（NH₃）=0.4mol，
K=

(0.2)2

0.5×(0.5)3

=0.64，向該平衡體系中加入三種物質(zhì)各1mol，則Q=

(0.2+0.5)2

1×13

=0.49＜K，則平衡正向移動，故答案為：正向；
（3）2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H＞0，反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng)，
a．正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動，在t₂時，正、逆速率都增大，且正反應(yīng)速率增大更多，平衡向正反應(yīng)移動，則改變條件是升溫，故正確；
b．恒容條件下，反應(yīng)混合氣體的總質(zhì)量不變，密度始終不變，所以不能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故錯誤；
c．由圖可知，在t₂時，改變條件平衡向正反應(yīng)移動，t₃時到達平衡，t₄時瞬間正反應(yīng)速率不變，逆反應(yīng)速率減小，平衡向正反應(yīng)進行，應(yīng)是NO₂降低的濃度，故容器內(nèi)NO₂的體積分?jǐn)?shù)在t₃時值的最大，故正確；
故選ac；
（4）①N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=+180.5kJ/mol，
②N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol，
③2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-483.6kJ/mol，
由蓋斯定律①×2-②×2+③×3得：4NH₃（g）+5O₂（g）═4NO（g）+6H₂O（g）△H=905.2kJ/mol，
故答案為：4NH₃（g）+5O₂（g）═4NO（g）+6H₂O（g）△H=905.2kJ/mol； 
（5）①由圖可知，氨氣在負極上失去電子，M與負極相連為陰極，工作時M、N、兩個電極的質(zhì)量都不減少，則Fe為陰極，乙池中N電極為陽極，氫氧根離子得到電子，電極反應(yīng)為4OH^-+4e^-=O₂↑+2H₂O，故答案為：Fe；4OH^-+4e^-=O₂↑+2H₂O；
②乙池中某一電極析出金屬銀32.4g，n（Ag）=

32.4g

108g/mol

=0.3mol，轉(zhuǎn)移0.3mol電子，由4OH^-+4e^-=O₂↑+2H₂O可知，溶液中c（H⁺）=

0.3mol

0.3L

=1mol/L，則pH=0；甲中2NH₃-6e^-+6OH^-═N₂+6H₂O，由電子守恒可知，氨氣的體積為0.3mol×

2

6

×22.4L/mol=2.24L，故答案為：2.24．

點評：本題考查較綜合，涉及反應(yīng)速率與圖象、蓋斯定律計算、原電池及化學(xué)平衡的計算等，綜合性強，為高考中常見的拼湊試題，側(cè)重反應(yīng)原理的考查，題目難度中等．