Question

工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产，流程如图所示：

（1）工业生产时，制取氢气的一个反应为：CO+H₂O(g)CO₂+H₂

T℃时，往1L密闭容器中充入0.2mol CO和0.3mol水蒸气。反应建立平衡后，体系中c(H₂)=0.12mol·L^－1。该温度下此反应的平衡常数K=_____（填计算结果）。

（2）合成塔中发生反应N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g)；△H<0。下表为不同温度下该反应的平衡常数。由此可推知，表中T₁____573K（填“>”、“<”或“=”）。

T/℃	T1	300	T2
K	1.00×107	2.45×105	1.88×103

（3）N₂和H₂以铁作催化剂从145℃就开始反应，不同温度下NH₃的产率如图所示。温度高于900℃时，NH₃产率下降的原因是

（4）硝酸厂的尾气直接排放将污染空气，目前科学家探索利用燃料气体中的甲烷等将氮氧化物还原为氮气和水，其反应机理为：

CH₄(g)+4NO₂=(g)＝4NO(g)+CO₂(g)+2H₂O(g)； △H=－574kJ·mol^－1

CH₄(g)+4NO(g)＝2N₂(g)+CO₂(g)+2H₂O(g)；  △H=－1160kJ·mol^－1

则甲烷直接将NO₂还原为N₂的热化学方程式为：                 

（5）氨气在纯氧中燃烧，生成一种单质和水。科学家利用此原理，设计成氨气-氧气燃料电池，则通入氨气的电极碱性条件下发生反应的电极反应式为

                                                        。

Answer 1

知识点】化学平衡G2G3G5F3F2

【答案解析】（1）1（2分）；  (2)< （2分）

(3)温度高于时，平衡向左移动（2分）
(4)  （2分）

(5) 分）

解析：⑴解：①CO+H₂O（g）CO₂ +H₂
          平衡：0.08  0.18         0.12    0.12，则K==1。

⑵对于放热反应，升高温度，则化学平衡逆向移动，导致平衡常数减小，所以T₁＜573K。

⑶对于放热反应，升高温度，则化学平衡逆向移动，所以氨气的产率减小。

⑷根据盖斯定律两式相加除以2得CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H= -867kJ·mol^-1

⑸根据题意通入氨气的电极是负极，发生氧化反应生成氮气和水，即

2NH₃-6e^-+6OH^-=N2+H₂O

【思路点拨】盖斯定律的应用：找出目标反应的物质在所给反应中是在反应物还是在生成物中，然后可像数学运算一样采取加减乘除的方法求解目标反应方程式，如本题的目标反应的CH₄、NO₂在第一个反应的反应物中，因此两式相加。