Question

【题目】氨气是重要的化工原料。

(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

写出氨气在高温高压催化剂条件下生成氮气和氢气的热化学方程式：_____________________；如果在1 L密闭容器中，3mol NH3在等温条件下充分反应，2min后达到平衡，平衡时吸收的热量为92.4 kJ ，则在这段时间内v(H2)=___________________；保持温度不变，将起始NH3的物质的量调整为8 mol，平衡时NH3的转化率为_________________。

(2)氨气在纯氧中燃烧，生成一种单质和水，试写出该反应的化学方程式：___________________，科学家利用此原理，设计成氨气一氧气燃料电池，则通入氨气的电极是_____________(填“正极”或“负极”)；碱性条件下，该电极发生反应的电极反应式为______________________________________。

(3)一定条件下，某密闭容器中发生反应：4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) △H<0。在一定体积的密闭容器中，为使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动，下列措施中可采用的是____________(填字母代号)。

a．增大压强 b．适当升高温度 c．增大O2的浓度 d．选择高效催化剂

(4)如果某氨水的电离程度为1%，向浓度为0.01 mol/L MgCl2溶液中滴加氨水，则开始产生沉淀时(忽略溶液体积变化)溶液中的NH3·H2O的浓度为______________(已知Ksp[Mg(OH)2]=4.010-12])。

Answer 1

【答案】2NH3(g)N2(g)+ 3H2(g) ΔH＝ +92.4 kJ/ mol 1.5 mol·L-1·min-1 50% 4NH3+3O2 == 2N2+6H2O 负极 2NH3+6OH--6e- = N2+6H2O C 0.002 mol/L

【解析】

(1)已知：①N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H=+180.5kJmol-1，②4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)△H=-905kJmol-1，③2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=-483.6kJmol-1，根据盖斯定律，(②-①×2-③×3)÷2可得：2NH3(g)N2(g)+3H2(g)，由此计算△H；

如果在1L密闭容器中，3mol NH3 在等温条件下充分反应，平衡时的反应热为92.4kJ，说明反应的氨气为2mol，则：

2NH3(g)N2(g)+3H2(g)

起始量(mol)：3 0 0

变化量(mol)：2 1 3

平衡量(mol)：1 1 3

根据v=计算v(H2)；

保持温度不变，平衡常数不变，根据K=计算平衡常数，将起始NH3的物质的量调整为8mol，设转化的氨气物质的量为xmol，表示出平衡时各组分物质的量，再结合平衡常数列方程计算解答；

(2)氨气在纯氧中燃烧，生成一种单质和水，应生成氮气与水；氨气--氧气燃料电池，燃料在负极发生氧化反应，则通入氨气的电极是负极，碱性条件下，生成氮气与水；

(3)a．增大压强，反应速率增大，平衡向气体体积减小的方向移动；

b．适当升高温度，反应速率增大，平衡向吸热反应移动；

c．增大反应物氧气的浓度，平衡正向进行，反应速率增大；

d．选择高效催化剂只能改变化学反应速率，但不影响化学平衡；

(4)溶液中c(Mg2+)=0.01mol/L，根据溶度积常数Ksp=c(Mg2+)×c2(OH-)=4.0×10-12 ，计算c(OH-)，氨水的浓度=。

(1)已知：①N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H=+180.5kJmol-1，②4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)△H=-905kJmol-1，③2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=-483.6kJmol-1，依据盖斯定律，(②-①×2-③×3)÷2可得：2NH3(g)N2(g)+3H2(g)，△H=+92.4 kJmol-1；

如果在1L密闭容器中，3mol NH3 在等温条件下充分反应，平衡时的反应热为92.4kJ，说明反应的氨气为2mol，则：

2NH3(g)N2(g)+3H2(g)

起始量(mol)：3 0 0

变化量(mol)：2 1 3

平衡量(mol)：1 1 3

v(H2)==1.5mol/(Lmin)；

平衡常数K===27，保持温度不变，平衡常数不变，将起始NH3的物质的量调整为8mol，设转化的氨气物质的量为xmol，则：

2NH3(g)N2(g)+3H2(g)

起始量(mol)：8 0 0

变化量(mol)：x 0.5x 1.5x

平衡量(mol)：8-x 0.5x 1.5x

则=27，解得x=4 ，平衡时氨气的转化率=×100%=50%；

(2)氨气在纯氧中燃烧，生成一种单质和水，应生成氮气与水，反应的化学方程式：4NH3+3O2 2N2+6H2O；氨气--氧气燃料电池，燃料在负极发生氧化反应，则通入氨气的电极是负极，碱性条件下生成氮气与水，该电极发生反应的电极反应式为：2NH3+6OH--6e-=N2+6H2O；

(3)a．反应是气体体积增大的反应，增大压强，反应速率增大，平衡逆向进行，故a不符合；b．反应是放热反应，适当升高温度，反应速率增大，平衡逆向进行，故b不符合；c．增大O2的浓度，平衡正向进行，反应速率增大，故c符合；d．选择高效催化剂只能改变化学反应速率，但不改变化学平衡，故d不符合；故答案为c；

(4)如果某氨水的电离程度为1%，浓度为0.01mol/LMgCl2溶液滴加氨水至开始产生沉淀时(不考虑溶液体积变化)，{已知Ksp[Mg(OH)2]=4.0×10-12]}，则依据：溶度积常数Ksp=c(Mg2+)×c2(OH-)=4.0×10-12 ，溶液中c(Mg2+)=0.01mol/L，则c(OH-)=2×10-5mol/L，氨水的浓度==0.002mol/L。