题目内容

12．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）△H=+180.5kJ•mol-1；
2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）△H=-483.6kJ•mol-1；
N2（g）+3H2（g）═2NH3（g）△H=-92.4kJ•mol-1．
则氨的催化氧化反应的热化学方程式为4NH3（g）+5O2（g）=4NO（g）+6H2O（g）△H=-905kJ/mol．
（2）汽车尾气净化的一个反应原理为：2NO（g）+2CO（g）?N2（g）+2CO2（g）△H＜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图1所示．

①NO的平衡转化率为28.57%，0～20min平均反应速率v（NO）为0.02mol/（L•min）．25min时，若保持反应温度不变，再向容器中充入CO、N2各0.8mol，则化学平衡将向左移动（填“向左”、“向右”或“不”）．
②如图2若只改变某一反应条件X，反应由原平衡I达到新平衡Ⅱ，变量Y的变化趋势如表所示．下列说法正确的是b （填字母代号）．
 条件X变量Y
a压强反应的平衡常数
b温度CO的平衡浓度
c温度N2的体积分数
d催化剂NO的平衡转化率
（3）某化学小组拟设计以N2和H2为电极反应物，以HCl-NH4Cl为电解质溶液制成燃料电池，则该电池的正极反应式为N2+8H++6e-═2NH4+．假设电解质溶液的体积不变，下列说法正确的是bcd（填字母代号）．
a．放电过程中，电解质溶液的pH保持不变
b．溶液中的NH4Cl浓度增大，但Cl-离子浓度不变
c．每转移6.02×1023个电子，则有标准状况下11.2L电极反应物被氧化
d．为保持放电效果，电池使用一段时间需更换电解质溶液．

分析 （1）已知：①N2（g）+O2（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ•mol-1；
②2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）△H=-483.6kJ•mol-1；
③N2（g）+3H2（g）=2NH3（g）△H=-92.4kJ•mol-1．
根据盖斯定律，②×3+①×2-③×2可得：4NH3（g）+5O2（g）=4NO（g）+6H2O（g）；
（2）①由图可知，20min到达平衡，平衡时生成氮气为0.4mol，由方程式可知消耗NO为0.4mol×2=0.8mol，转化率=$\frac{物质的量变化量}{起始物质的量}$×100%，根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v（NO）；
若保持反应温度不变，再向容器中充入CO、N2各0.8mol，由平衡常数表达式可知，浓度商Qc＞K，平衡逆向移动；
②a．平衡常数随温度变化，不随压强变化；
b．温度升高，平衡逆向进行；
c．温度升高，平衡逆向进行；
d．催化剂改变反应速率，不影响平衡移动；
（3）以N2、H2为电极反应物，以HCl-NH4Cl溶液为电解质溶液制造新型燃料电池，氮气在正极得到电子发生还原反应，电极反应为N2+8H++6e-═2NH4+；
a．放电过程中，负极电极反应为：H2-2e-=2H+，正极电极反应N2+8H++6e-═2NH4+，根据电子守恒可知过程中消耗氢离子；
b．正极生成铵根离子，溶液中的NH4Cl浓度增大，但Cl-离子浓度不变；
c．电极反应物被氧化的是氢气，根据电子守恒计算氢气的量，再根据V=nVm计算氢气体积；
d．原电池工作过程中消耗氢离子．

解答 解：（1）已知：①N2（g）+O2（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ•mol-1；
②2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）△H=-483.6kJ•mol-1；
③N2（g）+3H2（g）=2NH3（g）△H=-92.4kJ•mol-1．
根据盖斯定律，②×3+①×2-③×2可得：4NH3（g）+5O2（g）=4NO（g）+6H2O（g）△H=-905kJ/mol，
故答案为：4NH3（g）+5O2（g）=4NO（g）+6H2O（g）△H=-905kJ/mol；
（2）①由图可知，20min到达平衡，平衡时生成氮气为0.4mol，由方程式可知消耗NO为0.4mol×2=0.8mol，NO转化率=$\frac{0.8mol}{2.8mol}$×100%=28.57%，v（NO）=$\frac{\frac{0.8mol}{2L}}{20min}$=0.02mol/（L•min），
若保持反应温度不变，再向容器中充入CO、N2各0.8mol，由平衡常数表达式K=$\frac{c（{N}_{2}）×{c}^{2}（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）×{c}^{2}（CO）}$可知，浓度商Qc＞K，平衡逆向移动；
故答案为：28.57%；0.02mol/（L•min）；向左；
②2NO（g）+2CO（g）?N2（g）+2CO2（g）△H＜0，反应是气体体积减小的放热反应，图象中X随Y增大而增大；
a．平衡常数随温度变化，不随压强变化，故a不符合；
b．温度升高，平衡逆向进行，一氧化碳浓度增大，故b符合
c．温度升高，平衡逆向进行，氮气含量减小，故c不符合；
d．催化剂改变反应速率，不影响化学平衡，NO转化率不变，故d不符合；
故答案为：b；
（3）以N2、H2为电极反应物，以HCl-NH4Cl溶液为电解质溶液制造新型燃料电池，氮气在正极得到电子发生还原反应，电极反应为N2+8H++6e-═2NH4+；
a．放电过程中，负极电极反应为：H2-2e-=2H+，正极电极反应N2+8H++6e-═2NH4+，根据电子守恒可知过程中消耗氢离子，电解质溶液PH升高，故a错误；
b．正极生成铵根离子，溶液中的NH4Cl浓度增大，但Cl-离子浓度不变，故b正确；
c．每转移6.02×1023个电子，即转移电子为1mol，电极反应物被氧化的是氢气，根据电子守恒，氢气被氧化的物质的量为0.5mol，则标准状况下氢气体积为11.2L，故c正确；
d．原电池工作过程中消耗氢离子，为保持放电效果，电池使用一段时间需更换电解质溶液，故正确，
故答案为：N2+8H++6e-═2NH4+； bcd．

点评 本题考查盖斯定律应用、化学平衡的有关计算与影响因素、原电池原理等，化学平衡常数的有关计算是近几年高考热点，掌握平衡常数应用，题目难度中等．

练习册系列答案
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20．短周期元素A、B、C、D、E、F、G原子序数依次递增，已知A和D，C和G为同一主族元素，D形成的阳离子和C形成的阴离子具有相同的核外电子排布，B原子的最外层电子数比次外层多3，G形成的化合物甲是造成酸雨的主要原因，F和A可形成化合物FA4很不稳定，F与C形成的化合物是制造光导纤维的主要原料，E的最高价氧化物的水化物能溶解于D的最高价氧化物的水化物中．请回答下列问题：
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（5）已知一包白色晶体为某种正盐，经元素分析仪分析，包含以上七种元素中的若干种，为测定其组成，进行如下实验：
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4．纳豆是一种减肥食品，从其中分离出一种由C、H、O三种元素组成的有机物A，为确定其结构进行
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