Question

【题目】研究氮及其化合物对化工生产有重要意义。

（1）已知：

①N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H1

②2NH3(g)N2(g)+3H2(g) △H2

③2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H3

则热化学方程式：4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g)△H=_____（用△H1，△H2，△H3表示）。

（2）在2L密闭绝热容器中，投入4molN2和6molH2，在一定条件下生成NH3，测得不同温度下，平衡时NH3的物质的量数据如下表：

①下列能说明该反应已达到平衡状态的是_____。

A.3v正(H2)=2v逆(NH3)

B.容器内气体压强不变

C.混合气体的密度不变

D.混合气的温度保持不变

②温度T1_____(填“>”<”或“=”）T3。

③在T4温度下，达到平衡时N2的转化率为_____。

（3）N2O4为重要的火箭推进剂之一。N2O4与NO2转换的热化学方程式为N2O4(g)=2NO2(g) △H。上述反应中，正反应速率v正=k正·p(N2O4)，逆反应速率v逆=k逆·p2(NO2)，其中k正、k逆为速率常数，则该反应的化学平衡常数Kp为____（以k正、k逆表示）。若将一定量N2O4投入真空容器中恒温恒压分解（温度298K、压强110kPa)，已知该条件下k逆=5×102kPa-1·s-1，当N2O4分解10%时，v逆=_____kPa·s-1。

（4）以连二亚硫酸盐(S2O42-)为还原剂脱除烟气中的NO，并通过电解再生，装置如图。阴极的电极反应式为_____，电解槽中的隔膜为_____（填“阳”或“阴”）离子交换膜。每处理1molNO，电路中通过电子的物质的量为_____。

Answer 1

【答案】2△H2+3△H3-3△H1 BD < 25% 2×105 2SO32-+4H++2e-=S2O42-+2H2O 阳 2mol

【解析】

(1)运用盖斯定律计算；

(2)①达到化学平衡时，正逆反应速率相同，各组分浓度保持不变及其衍生的各种关系符合平衡标志；

②反应放热，根据进行方向判断；

③根据三段式进行求解；

(3) 根据v正=v逆，得出Kp，再根据题给已知计算平衡时NO2的分压，然后计算逆反应速率；

(4)阴极上亚硫酸根离子得电子生成S2O42-；阳极上水失电子生成氧气和氢离子，右侧多余的氢离子通过离子交换膜进入左侧，利用氧化还原规律，进行计算求解。

(1)根据盖斯定律①N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H1，②2NH3(g)N2(g)+3H2(g) △H2，③2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H3，将2x②+3x③-3x①得到热化学方程式：4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g) △H=2△H2+3△H3-3△H1，故答案为：2△H2+3△H3-3△H1；

(2) N2(g) + 3H2(g)2NH3(g) △H<0 ， ①A．NH3、H2表示的正、逆反应速率比不等于化学计量数之比，不能说明反应达到平衡状态，A项错误；

B．该反应是气体体积减小的反应，建立平衡的过程中气体物质的量减小，容器内压强减小，故当容器内压强不变时，已达到平衡，B项正确；

C．建立平衡过程中气体质量不变，混合气体的密度一直不变，密度不能说明反应达到平衡状态，C项错误；

D．该反应为放热反应，绝热容器温度不变时，已经达到平衡；D项正确；故答案为BD；

②反应放热，温度升高，平衡逆向进行，生成的氨气的物质的量会减小， T1时氨气的物质的量更多，所以温度低，温度T1<T3，故答案为：<；

③根据三段式进行求解法：，则N2的转化率=，故答案为：25%；

(3)上述反应中，正反应速率v正＝k正·p（N2O4），逆反应速率v逆＝k逆·p2（NO2），其中k正、k逆为速率常数，v正=v逆，则Kp=；若将一定量N2O4投入真空容器中恒温恒压分解（温度298K、压强110kPa），已知该条件下k逆=5×102kPa-1·s-1，当N2O4分解10%时，假设开始有1mol N2O4分解0.1mol，生成0.2mol NO2，，故答案为：；2×105；

(4)阴极上亚硫酸根离子得电子生成S2O42-，电极反应式为2SO32-+4H++2e-=S2O42-+2H2O；阳极上，水失电子生成氧气和氢离子，右侧多余的氢离子通过离子交换膜进入左侧，所以交换膜为阳离子交换膜；NO吸收转化后的主要产物为N2，消耗1mol NO转移2mol电子，所以电路中转移电子为2mol，故答案为：2SO32-+4H++2e-=S2O42-+2H2O；阳；2mol。