题目内容
【题目】氮的化合物合成、应用及氮的固定一直是科学研究的热点。
(1)以与为原料合成化肥尿素的主要反应如下:
①;
②;
③;
则a为_________。
(2)尿素可用于湿法烟气脱氮工艺,其反应原理为:
。
若烟气中时,通入一定量的空气(体积分数为),可利用此法达到最佳脱氮效果。则同温同压下, _________。
(3)工业固氮反应中,在其他条件相同时,分别测定的平衡转化率在不同压强(、)下随温度变化的曲线,如图所示正确的是_________(填“A”或“B”),、的大小关系为_________(填“>”或“<”或“=”),原因是_________。
A. B.
(4)在一定温度下,将和混合置于密闭容器中发生工业合成氨反应,2分钟达到平衡状态,测得气体总物质的量为。
①NH3表示该反应的平均速率_________。
②已知平衡时,容器压强为,则平衡常数_________。(保留2位有效数字)。
(5)电池在生产生活中有广泛的应用,有人设想以和为反应物,以溶有A的稀盐酸为电解质溶液,可制造出既能提供电能,又能固氮的新型燃料电池,装置如图所示.电池正极的电极反应式是_________,A是_________(填化学式)。
【答案】+73.0 1:1 A < 该反应是气体分子数减小的反应,温度相同时,加压,平衡正向移动,的平衡转化率增大
【解析】
(1)根据盖斯定律计算即可;
(2)根据反应分析得最终需要NO和NO2的体积比为1:1,根据反应2NO+O2=2NO2也可以计算出需要转化NO的体积,以及消耗O2的体积,从而算出需要的空气的体积;
(3)工业固氮的化学方程式为:,该反应是放热反应,也是气体体积减小的反应,据此分析;
(4)列出反应的三段式分析即可;
(5)N2和H2反应生成NH3,但溶液中含有HCl,故A为NH4Cl;由于N2作氧化剂,发生还原反应,故左侧电极为正极,其电极反应为。
(1)由题知:2×①+②=③,则②=③-2×①,即△H2=△H3-2△H1=(-87kJ·mol-1)-2×(-80kJ·mol-1)=+73kJ·mol-1;
(2)烟气中,则假设V(NO)=5L,V(NO2)=1L,根据反应可得NO和NO2 的体积比为1:1,由于2NO+O2=2NO2,故消耗2L NO反应生成2L NO2即可,该反应中消耗O2 1L,即需要空气5L,则5:5=1:1;
(3)工业固氮的化学方程式为:,该反应是放热反应,则压强不变时,随着温度的升高,平衡逆向移动,则N2的平衡转化率降低,故选A;温度相同时,由于该反应是气体体积减小的反应,增大压强,平衡正向移动,N2的平衡转化率升高,故p1<p2;
(4)设达到平衡时,N2的转化的量为x mol,则
,(1-x)+(3-3x)+2x=2.8,解得x=0.6,即
,
①v(NH3)==0.3mol/(L·min);
②根据PV=nRT可知,气体的分压和其物质的量成正比,则Kp===0.26(MPa)-2;/span>
(5)N2和H2反应生成NH3,但溶液中含有HCl,故A为NH4Cl;由于N2作氧化剂,发生还原反应,故左侧电极为正极,其电极反应为。