题目内容
【题目】有反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH<0,
(1)在恒温恒压条件下进行,反应正向进行的是________;反应逆向进行的是________;处于平衡状态的是________;无法判断是否达到平衡的是________。
A.单位时间内生成1mol N2,同时生成3mol NH3
B.单位时间内生成3mol N2,同时生成6mol N—H键
C.混合气体的密度不再随时间而改变
D.容器中气体的压强不再随时间而改变
(2)在一定温度下某恒容密闭容器中,充入3molH2和1mol的N2,2min达到平衡状态时,总的气体的物质的量变为原来的9/10,则此时N2的转化率为__________;
若此时放出的热量为18.44 kJ,则其热化学方程式为______________________________ .
根据所求出的热化学方程式,且已知1mol氮氮三键断裂需要为945.8kJ的能量,1mol氢氢键断裂需要436 kJ的能量,求1molN-H键断裂吸收的能量_____。
(3)氨气可用作碱性燃料电池的燃料,电池反应为4NH3+3O2═2N2+6H2O,
则氨燃料电池的负极电极反应为________________________________________________.
【答案】 A B D C 20% N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH= -92.2 kJ/mol 391 kJ 4NH3 +12OH- -12e- =2N2+12H2O
【解析】(1)A.单位时间内生成1mol N2,同时生成3mol NH3,生成的NH3多于2mol,故反应正向进行;B.单位时间内生成3mol N2,是逆速率,相当于同时生成18molN—H键,所以同时生成6mol N—H键,逆速率大,故反应逆向进行;C、混合气体的密度不再随时间而改变,由于反应前后全是气体,故不能判断是否达到平衡;D.反应前后气体发生变化,容器中气体的压强不再随时间而改变,说明反应达到平衡。故答案为:A、B、D、C。
(2)在一定温度下某恒容密闭容器中,充入3molH2和1mol的N2,2min达到平衡状态时,总的气体的物质的量变为原来的9/10,则此时N2的转化率为
N2 +3H22NH3
起始(mol) 1 3 0
转化(mol) x 3x 2x
平衡(mol) 1-x 3-3x 2x
(1-x)+(3-3x)+2x=(1+3)×9/10,x=0.2,此时N2的转化率为0.2mol/1mol=0.2;
若此时放出的热量为18.44 kJ,1molN2完全反应,放出的热量为18.44 kJ/0.2=92.2 kJ,
则其热化学方程式为 N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH= -92.2 kJ/mol
在反应N2+3H22NH3中,断裂3molH-H键,1mol N三N键共吸收的能量为:3×436kJ+945.8kJ=2253.8kJ,生成2mol NH3,共形成6mol N-H键,放出的能量为:6×xkJ,吸收的能量少,放出的能量多,该反应为放热反应,放出的热量为:6xkJ-2253.8kJ=92.2kJ,x=391;1molN-H键断裂吸收的能量391 kJ
(3)氨气可用作碱性燃料电池的燃料,电池反应为4NH3+3O2═2N2+6H2O,NH3为还原剂,则氨燃料电池的负极电极反应为4NH3 +12OH- -12e- =2N2+12H2O
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