题目内容

8.(1)N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-94.4kJ/mol.恒容时,体系中各物质浓度随时向变化的曲线如图所示:a.在1L容器中发生反应,前20min内v(NH3)=0.050 mol•(L•min)-1,放出的热量为47.2 kJ.
b.25min时采取的措施是将NH3从反应体系中分离出去.c.时段III条件下反应的平衡常数表达式为$\frac{0.{5}^{2}}{0.7{5}^{3}•0.25}$(用图中数据表示,不计算结果).

(2)硝酸工业的基础是氨的催化氧化,在催化剂的作用下发生如下反应:
①4NH2(g)+5O2(g)+6H2O(g)△H=-905kJ/mol主反应
②4NH2(g)+3O2?2N2(g)+6HO(g)△H=-1268kJ/mol副反应
a.由反应①②可知反应N2(g)+O2(g)?2NO(g)的反应热△H=+181.5 kJ/mol
b.反应①在一定条件下能(填“能”或“不能”)自发反应,理由是△H<0且是混乱度增大的反应.
(3)依据反应②可以设计成直接供氨式碱性燃料电池如图所示.则图中A为负极(填“正极”或“负极”),电极反应方程式为2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O.
(4)NH3与N2H4都具有还原性,可以与其他强氧化剂反应,例如在一定条件下,氨可以被双氧水氧化为游离态氮,写出该反应的化学方程式2NH3+3H2O2=N2+6H2O.

分析 (1)a、化学反应速率v=$\frac{△c}{△t}$结合图象代入数据来计算即可;
b、根据图示,25℃时氨气的浓度迅速减小,据此回答;
c、根据平衡常数K等于各生成物平衡浓度系数次方的乘积和各反应物平衡浓度系数次方之积的比值来回答;
(2)a、4NH3(g)+5O2?4NO(g)+6H2O(g);△H=-905kJ/mol①
4NH3(g)+3O2(g)?2N2(g)+6H2O(g);△H=-1268kJ/mol②;
依据盖斯定律①-②得到,2N2(g)+2O2(g)=4NO(g),依据热化学方程式和盖斯定律计算分析判断;
b、根据反应是否自发的判据△H-T△S<0来判断反应是否自发;
(3)由图可知,A极通入的为氨气,发生氧化反应,为负极,氨气在碱性条件下放电生成氮气与水;
(4)氨可以被双氧水氧化为游离态氮,根据电子守恒和原子守恒书写配平方程式即可.

解答 解:(1)a.化学反应速率v=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{1.0mol/L}{20min}$=0.050 mol•(L•min)-1,根据热化学方程式的意义,生成2mol氨气放出热量94.4kJ,所以前20min,生成1mol/L的氨气,放出的热量是47.2 kJ,故答案为:0.050 mol•(L•min)-1;47.2 kJ;
b.据图示,25℃时氨气的浓度迅速减小,25min时采取的措施是:将NH3从反应体系中分离出去,故答案为:将NH3从反应体系中分离出去;
c.平衡常数K等于各生成物平衡浓度系数次方的乘积和各反应物平衡浓度系数次方之积的比值,反应的平衡常数表达式为K=$\frac{{c}^{2}(N{H}_{3})}{c({N}_{2})•{c}^{3}({H}_{2})}$,时段III条件下带入相应数据,反应的平衡常数表达式为K=$\frac{0.{5}^{2}}{0.7{5}^{3}•0.25}$;故答案为:$\frac{0.{5}^{2}}{0.7{5}^{3}•0.25}$;
(2)a、4NH3(g)+5O2?4NO(g)+6H2O(g);△H=-905kJ/mol①
4NH3(g)+3O2(g)?2N2(g)+6H2O(g);△H=-1268kJ/mol②;
依据盖斯定律①-②得到,2N2(g)+2O2(g)=4NO(g)△H=+363KJ/mol,则氮气氧化为NO的热化学方程式为:N2(g)+O2(g)?2NO(g);△H=+181.5 kJ/mol,故答案为:+181.5 kJ/mol;
 b.反应①4NH2(g)+5O2(g)+6H2O(g)△H=-905kJ/mol,);△H<0且是混乱度增大的反应,所以任何条件下,反应都自发进行,故答案为:能;△H<0且是混乱度增大的反应;
(3)由图可知,A极通入的为氨气,发生氧化反应,为负极,氨气在碱性条件下放电生成氮气与水,电极反应式为:2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O,
故答案为:负极;2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O;
(4)氨被双氧水氧化为游离态氮,每mol氨失3mol电子,H2O2得电子生成H2O,每mol得2mol电子,所以氨分子和过氧化氢分子化学计量数之比为2:3,再据原子守恒书写化学方程式为:2NH3+3H2O2=N2+6H2O,故答案为:2NH3+3H2O2=N2+6H2O.

点评 本题考查反应热的计算、化学平衡条件控制、原电池工作原理等,题目较为综合,难度不大.

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