Question

1．目前工业合成氨的原理是：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
（1）在一定温度下，将1mol N₂和3mol H₂混合置于体积不变的密闭容器中发生反应，达到平衡状态时，测得气体总物质的量为2.8mol．
①达平衡时，H₂的转化率α₁=60%．
②已知平衡时，容器压强为8MPa，则平衡常数Kp=0.26（保留小数点后两位数，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数）．
（2）NO₂、O₂和熔融NaNO₃可制作燃料电池，其原理见图．该电池在使用过程中石墨I电极上生成氧化物Y，其电极反应为NO₂+NO₃^--e^-=N₂O₅．

Answer 1

分析 （1）①设参加反应的氮气物质的量为xmol，
该反应中N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始（mol）1         3          0
变化（mol） x       3x        2x
平衡（mol） 1-x   3-3x      2x
列式可得：（1-x）+（3-3x）+2x=2.8，
x=0.6
则氮气转化率=$\frac{0.6mol}{1mol}$×100%=60%，
当加入的反应物的物质的量之比等于其计量数之比时，反应物的转化率相等；
②平衡时各物质的压强之比等于其物质的量之比，所以P（N₂）=$\frac{（1-0.6）mol}{2.8mol}$×8MPa=$\frac{8}{7}$MPa，
P（H₂）=$\frac{3×（1-0.6）mol}{2.8mol}$×8MPa=$\frac{24}{7}$MPa，P（NH₃）=$\frac{（2×0.6）mol}{2.8mol}$×8MPa=$\frac{24}{7}$MPa，
化学平衡常数Kp=$\frac{{P}^{2}（N{H}_{3}）}{P（{N}_{2}）．{P}^{3}（{H}_{2}）}$；
（2）该原电池中通入二氧化氮的电极是负极、通入氧气的电极是正极，所以I是负极、II是正极，负极上生成氧化物，应该是二氧化氮失电子和硝酸根离子反应生成五氧化二氮．

解答 解：（1）①设参加反应的氮气物质的量为xmol，
该反应中N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始（mol）1          3          0
变化（mol） x        3x        2x
平衡（mol） 1-x    3-3x      2x
列式可得：（1-x）+（3-3x）+2x=2.8，
x=0.6
则氮气转化率=$\frac{0.6mol}{1mol}$×100%=60%，
当加入的反应物的物质的量之比等于其计量数之比时，反应物的转化率相等，所以氢气转化率也是60%，
故答案为：60%；
②平衡时各物质的压强之比等于其物质的量之比，所以P（N₂）=$\frac{（1-0.6）mol}{2.8mol}$×8MPa=$\frac{8}{7}$MPa，
P（H₂）=$\frac{3×（1-0.6）mol}{2.8mol}$×8MPa=$\frac{24}{7}$MPa，P（NH₃）=$\frac{（2×0.6）mol}{2.8mol}$×8MPa=$\frac{24}{7}$MPa，
化学平衡常数Kp=$\frac{{P}^{2}（N{H}_{3}）}{P（{N}_{2}）．{P}^{3}（{H}_{2}）}$=$\frac{（\frac{24}{7}）^{2}}{\frac{8}{7}×（\frac{24}{7}）^{3}}$=0.26，故答案为：0.26；
（2）该原电池中通入二氧化氮的电极是负极、通入氧气的电极是正极，所以I是负极、II是正极，负极上生成氧化物，应该是二氧化氮失电子和硝酸根离子反应生成五氧化二氮，电极反应式为NO₂+NO₃^--e^-=N₂O₅，
故答案为：NO₂+NO₃^--e^-=N₂O₅．

点评 本题考查化学平衡计算、原电池原理，侧重考查学生分析判断及计算能力，注意三段式在化学平衡计算中的灵活应用，难点是电极反应式的书写，注意：如果反应物的物质的量之比等于其计量数之比时反应物的转化率相等，题目难点中等．