题目内容

在某温度下,体积恒定的密闭容器中加入2molN2和4molH2,发生如下反应:
N2(g)+3H2(g)?2NH3(g);△H=-92.4kJ/mol.达到平衡时,放出热量46.2kJ.求:
(1)达到平衡时,N2的转化率为
 
,NH3的体积分数为
 
.
(2)若向该容器中加入a mol N2、b mol H2、c mol NH3,且a、b、c均为正数,在相同条件下达到平衡时,混合物中各组分的物质的量与上述平衡相同.a、b、c取值必须满足的一般条件是
 
,
 
.
(3)科学家发明了使NH3直接用于燃料电池的方法,其装置用铂黑作电极、加入电解质溶液中,一个电极通入空气,另一电极通入NH3.其电池总反应式为:4NH3+3O2=2N2+6H2O,电解质溶液应显
 
(填“酸性”、“中性”或“碱性”),写出正极的电极反应方程式
 
.
考点:化学平衡的计算,化学电源新型电池,等效平衡
专题:化学平衡专题,电化学专题
分析:(1)根据放出的热量,利用热化学方程式计算参加反应的氮气的物质的量,再根据转化率定义计算氮气的转化率.
(2)温度恒定体积恒定,该反应前后气体的物质的量发生变化,故按化学计量数转化到左边满足n(N2)=2mol、n(H2)=4mol即可;
(3)氨气为碱性气体,易与酸反应,应用碱性电解质,负极发生氧化反应.
解答: 解:(1)达到平衡时,放出热量46.2kJ,所以参加反应的氮气的物质的量为
46.2KJ/
92.4KJ/mol
=0.5mol,生成氨气物质的量为1mol,依据化学方程式前后气体物质的量变化特征生成的氨气物质的量是反应前后气体减小的物质的量,所以氮气的转化率为
0.5mol
2mol
×100%=25%,氨气的体积分数=
1mol
2mol+4mol-1mol
×100%=20%;
故答案为:25%,20%;
(2)温度恒定体积恒定,该反应前后气体的物质的量发生变化,故按化学计量数转化到左边满足n(N2)=2mol、n(H2)=4mol即可,故a+
1
2
c=2,b+
3
2
c=4.
故答案为:a+
1
2
c=2,b+
3
2
c=4;
(3)氨气为碱性气体,易与酸反应,所以电解质溶液应呈碱性,负极发生氧化反应,氨气被氧化生产氮气,电极反应式为2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O,
故答案为:碱性;2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O;
点评:考查反应热的有关计算、化学平衡计算、等效平衡等,把握电极反应式的书写,难度中等,注意等效平衡规律的理解掌握.
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