题目内容
（2010?青岛二模）氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用．请回答下列问题：
（1）用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染．例如：
CH4（g）+4NO2（g）=4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H1=-574kJ?mol-1
CH4（g）+4NO（g）=2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H2
若1mol CH4还原NO2至N2，整个过程中放出的热量为867kJ，则△H2=
（2）工业合成氨气需要的反应条件非常高且产量低，而一些科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷（能传递H+ ）实现氨的电化学合成，从而大大提高了氮气和氢气的转化率．电化学合成氨过程的总反应式为：N2+3H2
2NH3，则在电化学合成氨的过程中，阴极反应式为
（3）在一定条件下，将l mol N2与3mol H2混合于一个10L密闭容器中，反应达到平衡时，A点混合气体中氨占25%，
试回答：①N2的转化率为
②右图中在状态A时，平衡常数 KA
（填写代入数值的表达式，不要求算出具体数值）；当温度由T1变化到T2时，KA
③在容积固定的密闭容器中发生上述反应，各物质的浓度如下表：
反应从0min到3min之间，H2的反应速率为
a．使用催化剂 b．降低温度 c．增加H2的浓度．
（1）用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染．例如：
CH4（g）+4NO2（g）=4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H1=-574kJ?mol-1
CH4（g）+4NO（g）=2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H2
若1mol CH4还原NO2至N2，整个过程中放出的热量为867kJ，则△H2=
-1160kJ?mol-1
-1160kJ?mol-1
；（2）工业合成氨气需要的反应条件非常高且产量低，而一些科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷（能传递H+ ）实现氨的电化学合成，从而大大提高了氮气和氢气的转化率．电化学合成氨过程的总反应式为：N2+3H2
| ||
| 一定条件 |
N2+6H++6e-=2NH3
N2+6H++6e-=2NH3
；（3）在一定条件下，将l mol N2与3mol H2混合于一个10L密闭容器中，反应达到平衡时，A点混合气体中氨占25%，
试回答：①N2的转化率为
40%
40%
；②右图中在状态A时，平衡常数 KA
| 0.082 |
| 0.06×0.183 |
| 0.082 |
| 0.06×0.183 |
＞
＞
KB（填“＞”、“＜”或“=”）．③在容积固定的密闭容器中发生上述反应，各物质的浓度如下表：
| 时间/min 浓度/mol．L |
c （N2） | c （H2） | c （NH3） |
| 0 | 0.6 | 1.8 | 0 |
| 3 | 0.52 | x | 0.16 |
| 6 | 0.36 | 1.08 | 0.48 |
| 9 | 0.36 | 1.08 | 0.48 |
0.08mol?L-1?min-1
0.08mol?L-1?min-1
；反应在3min时，条件发生了改变，改变的条件可能是a
a
（填序号）．a．使用催化剂 b．降低温度 c．增加H2的浓度．
分析：（1）根据盖斯定律以及热化学方程式的意义来解答；
（2）根据题目信息以及阴极得电子发生还原反应；
（3）①结合方程式N2+3H2
2NH3，利用平衡三部曲和氨的体积分数求出各物质的物质的量，根据转化率的定义求解；
②根据平衡常数的表达式；根据温度对化学平衡的影响；
③先根据速率公式求出N2的反应速率，然后根据速率之比等于化学计量数之比，求出H2的反应速率；根据表可知第3min是平衡建立过程，反应速率加快，H2的量没有增加，，根据外界条件对化学反应速率的影响；
（2）根据题目信息以及阴极得电子发生还原反应；
（3）①结合方程式N2+3H2
| ||
| 一定条件 |
②根据平衡常数的表达式；根据温度对化学平衡的影响；
③先根据速率公式求出N2的反应速率，然后根据速率之比等于化学计量数之比，求出H2的反应速率；根据表可知第3min是平衡建立过程，反应速率加快，H2的量没有增加，，根据外界条件对化学反应速率的影响；
解答：解：（1）CH4（g）+4NO2（g）=4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H1=-574kJ?mol-1 ①
CH4（g）+4NO（g）=2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H2 ②
根据盖斯定律得：2CH4（g）+4NO2（g）=2CO2（g）+4H2O（g）+2N2（g）△H1+△H2
而 1mol CH4还原NO2至N2，整个过程中放出的热量为867kJ，所以△H1+△H2=-1734kJ?mol-1，则△H2=-1734kJ?mol-1+574kJ?mol-1=-1160 kJ?mol-1，故答案为：-1160kJ?mol-1；
（2）阴极得电子发生还原反应：N2+6H++6e-=2NH3，故答案为：N2+6H++6e-=2NH3
（3）①N2 +3H2
2NH3
起始（mol） 1 3 0
反应（mol） a 3a 2a
平衡（mol） 1-a 3-3a 2a
因混合气体中氨占25%，则
×100%=25%，解得：a=0.4，
N2的转化率为
×100%=40%，故N2的转化率为40%；
②平衡常数 KA=
=
，故答案为：
；升高温度平衡向吸热的方向移动，即逆反应方向移动，平衡常数减小，故答案为：＞；
③N2的反应速率为V=
=
mol?L-1?min-1，而V（H2）=3V（N2）=0.08 mol?L-1?min-1，
故答案为：0.08 mol?L-1?min-1；
③根据表可知第2min是平衡建立过程，反应速率加快，H2的量没有增加，根据外界条件对化学反应速率的影响，可知使用催化剂、升高温度均可，增加H2的浓度是不可，故选：a；
CH4（g）+4NO（g）=2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H2 ②
根据盖斯定律得：2CH4（g）+4NO2（g）=2CO2（g）+4H2O（g）+2N2（g）△H1+△H2
而 1mol CH4还原NO2至N2，整个过程中放出的热量为867kJ，所以△H1+△H2=-1734kJ?mol-1，则△H2=-1734kJ?mol-1+574kJ?mol-1=-1160 kJ?mol-1，故答案为：-1160kJ?mol-1；
（2）阴极得电子发生还原反应：N2+6H++6e-=2NH3，故答案为：N2+6H++6e-=2NH3
（3）①N2 +3H2
| ||
| 一定条件 |
起始（mol） 1 3 0
反应（mol） a 3a 2a
平衡（mol） 1-a 3-3a 2a
因混合气体中氨占25%，则
| 2a |
| (1-a)+(3-3a)+ 2a |
N2的转化率为
| 0.4 |
| 1 |
②平衡常数 KA=
| C2(NH3) |
| C(N2 )C3(H2) |
| 0.082 |
| 0.06×0.183 |
| 0.082 |
| 0.06×0.183 |
③N2的反应速率为V=
| △C |
| △t |
| 0.08 |
| 3 |
故答案为：0.08 mol?L-1?min-1；
③根据表可知第2min是平衡建立过程，反应速率加快，H2的量没有增加，根据外界条件对化学反应速率的影响，可知使用催化剂、升高温度均可，增加H2的浓度是不可，故选：a；
点评：本题考查的是等效平衡及化学平衡的有关计算，难度不大，根据课本知识即可完成．
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