Question

【题目】对含氮物质的研究和利用有着极为重要的意义。

（1）N2、O2和H2相互之间可以发生化合反应，已知反应的热化学方程式如下：

N2(g)+O2(g)＝2NO(g) ΔH ＝ +180 kJ·mol－1

2H2(g)+O2(g)＝2H2O(g) ΔH ＝－483 kJ·mol－1

N2(g)+3H2(g)＝2NH3(g) ΔH＝－93 kJ·mol－1

则氨的催化氧化反应的热化学方程式为___________________________________。

（2）汽车尾气净化的一个反应原理为：2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH＜0。一定温度下，将2.8mol NO、2.4mol CO通入固定容积为2L的密闭容器中，反应过程中部分物质的物质的量变化如下图所示。

①NO的平衡转化率为_________，0~20min平均反应速率v(NO) ＝__________，25min时，若保持反应温度不变，再向容器中充入CO、N2各0.8 mol，则化学平衡将_________移动（填“向左”、“向右”或“不”)。

②下列可说明该反应已经达到平衡的是_______。

a． v生成(CO2)＝ v消耗(CO)

b．单位时间内消耗2n mol CO2的同时生成n mol N≡N

c．混合气体的平均相对分子质量不再改变

d．混合气体的密度不再改变

e．NO、CO、N2、CO2的浓度相等

（3）肼(N2H4)又称联氨，是一种可燃性液体，可用作火箭燃料。已知肼空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20%～30%的KOH溶液。肼空气燃料电池放电时，负极的反应式是__________________________。

（4）假设使用肼空气燃料电池作为本过程中的电源，铜片的质量变化128 g，则肼空气燃料电池理论上消耗标准状况下的空气______L(假设空气中氧气体积分数为20%)。

Answer 1

【答案】 4 NH3(g) +5O2(g)＝4 NO(g) +6H2O(g) ΔH＝－903 kJ·mol－1 28.6% 0.02 mol/(L·min) 向左 bc N2H4+4OH－－4e－＝N2↑+4H2O 112

【解析】（1）写出NH3与O2反应的化学方程式，并注明物质的状态，然后根据盖斯定律求算H，H=2×H1+3×H2—2×H3=﹣903kJ·mol-1，可得热化学方程式：4NH3(g)+5O2(g)4NO(g) +6H2O(g)ΔH＝﹣903kJ·mol-1；

（2）①根据三段式进行计算： 2NO(g) + 2CO(g) N2(g) + 2CO2(g)

起始浓度（molL1） 1.4 1.2 0 0

转化浓度（molL1） 0.4 0.4 0.2 0.4

平衡浓度（molL1） 1.0 0.8 0.2 0.4

则NO的转化率为：0.4÷1.4×100%=28.6%；0--20min平均反应速率v(NO)=0.4÷20= 0.02mol·L-1·min-1；根据平衡浓度可求出平衡常数K=0.2×0.42÷（12×0.82）=0.05，加入CO、N2后Q=0.6×0.42÷（12×1.22）=0.22，因为Q>K，平衡向左移动。正确答案：

28.6%； 0.02 mol/(L·min)；向左；

②a． v生成(CO2)＝ v消耗(CO)，两种物质的反应速率方向为同向，且不满足速率之间的系数比关系，a错误；b．单位时间内消耗2n mol CO2为逆反应速率方向，同时生成n mol N≡N，为正反应速率方向，满足速率之间系数比关系，b正确；c．反应前后均为气体的反应，总质量不变，反应向右进行，气体总量变小，气体总质量和气体的总量比值（即平均分子量）不再改变时，反应达平衡状态，c正确；d．容器的体积不变，混合气体的总质量不变，二者的比值（即混合气体的密度）不再改变，为定值，无法判定平衡状态，d错误；e．NO、CO、N2、CO2的浓度相等，只是反应进行的一种特殊情况，无法判定反应达平衡状态，e错误；正确选项：bc；

（3）燃料电池中，肼(N2H4)做负极，在碱性环境下发生氧化反应，变为氮气，正确答案为：N2H4+4OH－－4e－＝N2↑+4H2O ；

（4）铜片增重128 g，即n(Cu)=2mol, 据极反应Cu2++2e-=Cu，转移电子4 mol；原电池中正极极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-,据串联电路，电子转移电子数相等规律：消耗氧气1 mol，假设空气中氧气体积分数为20%，空气的体积为1÷20%×22.4=112L；正确答案为112；