Question

1．（l）某科研小组研究在其他条件不变的情况下．改变起始氢氧物质的量[用n（H₂）表示]对N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0反应的影响．实验结果可表示成如下图所示的规律（图中T表示温度．n表示物质的量）：
①比较在a、b、c三点所处的平衡状态中．反应物N₂的转化率最高的是c点．
②若容器容积为1L．开始时只加人氮气和氢气，且n（H₂）=3mol．反应达到平衡时．H₂、N₂的转化率均为60%．此条件下（T₂）．反应的平衡常数K=2.08（mol/L）^-2（精确到0.01）．
③图象中T₂低于T₁（填“高于”、“低于”“等于．或“无法确定”）．
（2）液氨作为一种潜在的清洁汽车燃料已越来越被研究人员重视．它在安全性、价格等方面较化石燃料和氢燃料有着较大的优势．氨在燃烧试验中相关的反应有：
4NH₃（g）+3O₂（g）═2N₂（g）+6H₂O（l）△H₁    ①
4NH₃（g）+5O₂（g）═4NO（g）+6H₂O（l）△H₂    ②
4NH₃（g）+6NO（g）═5N₂（g）+6H₂O（l）△H₃    ③
请写出上述三个反应中三者之间关系的表达式：△H₁=$\frac{3△{H}_{2}+2△{H}_{3}}{5}$．
（3）Allis-Chalmers制造公司发现可以用氨作为燃料电池的燃料．其总反应式为4NH₃+3O₂═2N₂+6H₂O．正极上的电极反应式为O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-，则负极上的电极反应式为2NH₃+6OH^--6e^-=N₂+6H₂O．

Answer 1

分析 （1）①三点时温度相同，氢气量越大，氮气的转化率越大；
②N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始 x       3          0
转化 0.6    1.8        1.2
平衡x-0.6   1.2        1.2
N₂的转化率为60%，则$\frac{0.6mol}{x}$×100%=60%，解得x=1mol，
据此求算平衡常数；
③由图可知，其它条件相同时，T₁先达到平衡且平衡时氨气的浓度小；
（2）利用已知的反应及盖斯定律来分析三个反应中△H₁、△H₂、△H₃三者之间关系；
（3）氧气在正极上放电，结合碱性环境写出正极反应．

解答 解：（1）①三点时温度相同，氢气量越大，氮气的转化率越大，则c点的转化率最高，故答案为：c；
②N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始 x      3          0
转化0.6    1.8       1.2
平衡x-0.6  1.2      1.2
N₂的转化率为60%，则$\frac{0.6mol}{x}$×100%=60%，解得x=1mol，
反应的平衡常数K=$\frac{[1.2mol/L]^{2}}{0.4mol/L×[1.2mol/L]^{3}}$=2.08（mol/L）^-2，
故答案为：2.08（mol/L）^-2；
③由图可知，其它条件相同时，T₁先达到平衡且平衡时氨气的浓度小，则T₂低于T₁，故答案为：低于；
（2）由反应4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（l）△H₁ ①
4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（l）△H₂ ②
4NH₃（g）+6NO（g）=5N₂（g）+6H₂O（l）△H₃③
则反应（②×3+③×2）÷5可得到反应①，则△H₁=$\frac{3△{H}_{2}+2△{H}_{3}}{5}$，故答案为：△H₁=$\frac{3△{H}_{2}+2△{H}_{3}}{5}$；
（3）由总反应4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O，可知氧气在正极上放电，由于电解质是碱性的，故正极反应为：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，所以负极的电极反应式为2NH₃+6OH^--6e^-=N₂+6H₂O，
故答案为：2NH₃+6OH^--6e^-=N₂+6H₂O．

点评 本题考查了化学平衡的计算、盖斯定律的应用和电极反应的书写，题目综合性较大，较难，是对知识的综合利用、注意基础知识的理解掌握．