Question

【题目】氨气广泛应用于化工、轻工、化肥、制药、合成纤维等领域。

（1）在三个1L的恒容密闭容器中,分別加入0.10molN2和0.30molH2发生反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H<0，实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中c(N2)随时间(t)的变化如图所示(T表示温度)。

①与实验Ⅱ相比,实验Ⅰ、实验Ⅲ分别采用的实验条件为_________、_________。

②实验Ⅲ在0～10 min的平均反应速率v(H2)=_________。

（2）分别以N2、H2为电极反应物,HCl-NH4Cl为电解质溶液制造新型燃料电池，试写出该电池正极的电极反应式：______________________。

（3）常温下,将amol/L的氨水与0.01mol/L的盐酸等体积混合,反应达平衡时溶液中c(NH4+)=c(Cl-),则溶液显________性(填“酸”“碱”或“中”);用含a的代数式表示NH3·H2O的电离常数Kb=_________。

（4）工业上用NH3消除NO、NO2 污染。当n(NO)∶n(NO2) =1∶1时,在高温及催化剂条件下,每生成1mol N2放出热量akJ,请书写该反应的热化学方程式：____________________________。

Answer 1

【答案】 升高温度 使用催化剂 0.012 mol/(Lmin) N2+8H++6e-=2NH4+ 中 10-9/(a-0.01) NO(g)+NO2(g)+2NH3(g)=2N2(g)+3H2O(g) ΔH=-2akJ/mo1

【解析】试题分析：本题考查化学平衡图像的分析和化学反应速率的计算，原电池中电极反应式的书写，酸碱混合后溶液酸碱性的判断，电离平衡常数的计算，热化学方程式的书写。

（1）①由图像可见，实验I达到平衡的时间比实验II短，实验I达到平衡时c（N2）的浓度（为0.08mol/L）大于实验II达到平衡时c（N2）的浓度（为0.06mol/L），则T2T1，实验I采用的实验条件为升高温度。由图像可见，实验III达到平衡的时间比实验II短，实验III达到平衡时c（N2）的浓度（为0.06mol/L）等于实验II达到平衡时c（N2）的浓度（为0.06mol/L），实验III采用的条件只影响化学反应速率、不影响化学平衡，实验III采用的实验条件为使用催化剂。

②实验III在0~10min内c（N2）由0.10mol/L降至0.06mol/L，υ（N2）===0.004mol/（L·min），υ（H2）=3υ（N2）=0.012mol/（L·min）。

（2）在该电池反应中N元素的化合价由0价降至-3价，发生得电子的还原反应，由于电解质溶液呈酸性，N2被还原成NH4+，该电池正极的电极反应式为N2+6e-+8H+=2NH4+。

（3）氨水与盐酸的混合液中存在电荷守恒：c（NH4+）+c（H+）=c（Cl-）+c（OH-），由于c（NH4+）=c（Cl-），则c（H+）=c（OH-），溶液显中性。由于盐酸和氨水等体积混合，则混合液中c（Cl-）=c（NH4+）==0.005mol/L，溶液中的物料守恒为c（NH4+）+c（NH3·H2O）=mol/L，则c（NH3·H2O）=（-0.005）mol/L，NH3·H2O的电离常数Kb===。

（4）当n（NO）：n（NO2）=1:1时，反应的化学方程式为2NH3+NO+NO2=2N2+3H2O，由于在高温条件下反应，H2O呈气态，反应的热化学方程式为2NH3（g）+NO（g）+NO2（g）=2N2（g）+3H2O（g）ΔH=-2akJ/mol。