题目内容
3．氨是一种重要的化工产品，是氮肥工业、有机合成工业以及制造硝酸、铵盐和纯碱的原料，也是一种常用的制冷剂．（1）实验室制备氨气的化学反应方程式为2NH4Cl+Ca（OH）2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NH3↑+CaCl2+2H2O．
（2）工业合成氨的反应方程式为：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H．下图Ⅰ是合成氨反应的能量与反应过程相关图（未使用催化剂）；图Ⅱ是合成氨反应在2L容器中、相同投料情况下、其它条件都不变时，某一反应条件的改变对反应的影响图．
下列说法正确的是AEFG．
A．△H=-92.4kJ/mol
B．使用催化剂会使K1的数值增大
C．实际工业生产中反应的温度越低越好
D．图Ⅱ是不同压强下反应体系中氨的物质的量与反应时间关系图，且PA＜PB
E．图Ⅱ是不同温度下反应体系中氨的物质的量与反应时间关系图，且TA＞TB
F．该反应的平衡常数KA＜KB
G．在曲线A条件下，反应从开始到平衡，消耗N2的平均速率为为$\frac{{n}_{1}}{4{t}_{1}}$mol•L-1•min-1
（3）一定温度下，向一个容积为2L的密闭容器中通入2molN2和7molH2，达到平衡时测得容器内的压强为起始时的$\frac{7}{9}$倍，则此温度下的平衡常数为0.25．在同一温度、同一容器中，将起始物质改为a molN2、bmolH2、cmolNH3（a，b，c均不为零），欲使平衡混合物中各物质的质量与原平衡相同，则a、b满足的关系为b-3a=1（用含a、b的表达式表示），且欲使反应在起始时向逆反应方向进行，c的取值范围是2＜c＜4．
（4）已知H2（g）的燃烧热为285.8kJ/mol，试写出表示NH3（g）燃烧热的热化学反应方程式NH3（g）+$\frac{3}{4}$O2（g）=$\frac{1}{2}$N2（g）+$\frac{3}{2}$H2O（l）△H=-382.5KJ/mol．以氨为燃料可以设计制造氨燃料电池（电极材料均为惰性电极，KOH溶液作电解质溶液），该电池的负极电极反应式为2NH3-6e-+6OH-═N2+6H2O．经测定，该电池工作过程中每放出1molN2实际提供460kJ的电能，则该燃料电池的实际效率为60.1%（燃料电池的实际效率是指电池实际提供的电能占燃料电池反应所能释放出的全部能量的百分数）．
分析 （1）实验室用加热NH4Cl和Ca（OH）2固体混和物的方法制取氨气并生成CaCl2和水．故可以写出化学方程式；
（2）N2（g）+3H2（g）═2NH3（g）△H=-92.4KJ/mol
A．依据图象分析，反应焓变△H=312.4KJ/mol-404.8KJ/mol=-92.4kJ/mol；
B．使用催化剂改变反应速率降低反应的活化能；
C．温度越低平衡正向进行，工业生产中反应速率慢，生成效率和经济效益低；
D．图2是不同压强下反应体系中氨的物质的量与反应时间关系，依据先拐先平压强大，结合氨气物质的量分析；
E．图2是不同温度下反应体系中氨的物质的量与反应时间关系先拐先平温度高，结合氨气物质的量分析；
F．该反应温度不变，反应的平衡常数随温度变化分析；
G．在曲线A条件下，反应从开始到平衡，计算氨气的反应速率，依据反应速率之比等于系数之比，得到消耗N2的平均速率=$\frac{△c}{△t}$；
（3）依据化学平衡三段式列式计算平衡浓度，结合平衡常数概念计算平衡常数；起始量为amol N2、bmol H2、cmol NH3（a、b、c均不为零），欲使平衡混合物中各物质的质量与原平衡相同，满足转化为起始量“等量等效”分析；
（4）依据燃烧热的概念是1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量书写热化学方程式；根据原电池原理结合氧化还原反应的特征可以写出电极反应，根据电极方程式可以算出放出1mol N2理论提供的电能，进而计算效率．
解答 解：（1）加热NH4Cl和Ca（OH）2固体混和物的方法制取氨气，反应为2NH4Cl+Ca（OH）2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NH3↑+CaCl2+2H2O，
故答案为：2NH4Cl+Ca（OH）2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NH3↑+CaCl2+2H2O；
（2）A．依据图象分析，反应焓变△H=312.4KJ/mol-404.8KJ/mol=-92.4kJ/mol，故A正确；
B．使用催化剂改变反应速率降低反应的活化能，E1减小，故B错误；
C．为了提高转化率，反应是放热反应，温度越低平衡正向进行，工业生产中反应速率慢，生成效率和经济效益低，故C错误；
D．图2是不同压强下反应体系中氨的物质的量与反应时间关系，依据先拐先平压强大，pA＞pB ，压强越大氨气物质的量增大，故D错误
E．图2是不同温度下反应体系中氨的物质的量与反应时间关系先拐先平温度高，TA＞TB，故E正确；
F．反应的平衡常数随温度变化，该反应温度不变，平衡常数不变，压强改变不影响平衡常数，图象中影响因素依据DE分析是温度改变，TA＞TB，温度越高平衡逆向进行，平衡常数KA＜KB，故F正确；
G．在曲线A条件下，反应从开始到平衡，V（NH3）=$\frac{{n}_{1}mol}{2L{×t}_{1}min}$=$\frac{{n}_{1}}{{2t}_{1}}$mol/（L•min），反应速率之比等于系数之比，消耗N2的平均速率=$\frac{1}{2}$V（NH3）=$\frac{{n}_{1}}{4{t}_{1}}$mol/（L•min），故G正确；
故答案为：AEFG；
（3）一定温度下，向一个容积为2L的密闭容器中通入2molN2和7molH2，则依据平衡三段式列式计算，设氮气消耗物质的量为x；
N2（g）+3H2（g）═2NH3（g），
起始量（mol/L） 2 7 0
变化量（mol/L） x 3x 2x
平衡量（mol/L） 2-x 7-3x 2x
达到平衡时测得容器内的压强为起始时的$\frac{7}{9}$倍，气体物质的量之比等于压强之比，2-x+7-3x+2x=$\frac{7}{9}$（2+7），解得x=1，
平衡常数K=$\frac{（\frac{2}{2}）^{2}}{\frac{1}{2}×（\frac{4}{2}）^{3}}$=0.25；
起始量为amol N2、bmol H2、cmol NH3（a、b、c均不为零），欲使平衡混合物中各物质的质量与原平衡相同，满足转化为起始量“等量等效”；
N2（g）+3H2（g）═2NH3（g），
起始量（mol/L） a b c
转化量 a+$\frac{c}{2}$ b+$\frac{3c}{2}$ 0
则a+$\frac{c}{2}$=2、b+$\frac{3c}{2}$=7，则3a-b=-1，即为b-3a=1；
因为平衡时氨气的浓度为2mol/L，要使反应完全正向进行，氨气的浓度为4mol/L，所以欲使反应在起始时向逆反应方向进行，c的取值范围是2＜c＜4，
故答案为：0.25；b-3a=1；2＜c＜4；
（4）H2（g）的燃烧热为285.8kJ/mol，表示NH3（g）燃烧热的热化学反应方程式为：NH3（g）+$\frac{3}{4}$O2（g）=$\frac{1}{2}$N2（g）+$\frac{3}{2}$H2O（l）△H=-382.5KJ/mol；
在氨燃料电池中，氨气失去电子，在负极反应，被氧化成氮气，氧气得到电子，在正极反应，由于在碱性介质中，根据电荷守恒可写出电极反应式为：2NH3-6e-+6OH-═N2+6H2O，根据氨的燃烧热的方程式可知，生成1mol氮气可以放出765KJ的热量，所以该燃料电池的实际效率为$\frac{460}{765}$×100%=60.1%，
故答案为：NH3（g）+$\frac{3}{4}$O2（g）=$\frac{1}{2}$N2（g）+$\frac{3}{2}$H2O（l）△H=-382.5KJ/mol；2NH3-6e-+6OH-═N2+6H2O； 60.1%．
点评 本题考查了热化学方程式书写方法，化学平衡影响因素分析判断，平衡常数计算应用，等效平衡状态的分析方法，原电池原理的应用，掌握基础是关键，题目难度中等．
．| A． | 铁 | B． | 熔融的氢氧化钠 | C． | 食盐水 | D． | 硫酸 |
N2+4NH3；为抑制肼的分解，可采取的合理措施有降低反应温度（任写一种）．
| A． | “静电除尘”、“汽车尾气的催化净化”都有利于提高空气质量 | |
| B． | 减少化石燃料的使用，有利于降低空气中PM2.5的含量 | |
| C． | 食品包装袋中常放入小袋的生石灰，目的是防止食品氧化变质 | |
| D． | 医用酒精是用淀粉类植物发酵经蒸馏制成，浓度通常是75% |
N、P、As、Ga、Cr等元素化合物种类繁多，具有重要的研究价值和应用价值．请回答下列问题：| A． | 2CH3CH2OH+2Na→2CH3CH2ONa+H2↑（取代反应） | |
| B． | CH2═CH2+H2O$\stackrel{催化剂}{→}$CH3CH2OH（加成反应） | |
| C． | CH3COOH+CH3CH2OH$?_{△}^{浓H_{2}SO_{4}}$CH3COOCH2CH3+H2O（取代反应） | |
| D． | 2CH3CH2OH+O2$→_{△}^{催化剂}$2CH3CHO+2H2O（加成反应） |
| A． | AlCl3溶液与烧碱溶液反应，当n（OH-）：n（Al3+）=7：2时，2Al3++7OH-═Al（OH）3↓+AlO2-+2H2O | |
| B． | CuCl2溶液与NaHS溶液反应，当n（CuCl2）：n（NaHS）=1：2时，Cu2++2HS-═CuS↓+H2S↑ | |
| C． | Cl2与FeBr2溶液反应，当n（Cl2）：n（FeBr2）=1：1时，2Fe2++4Br-+3Cl2═2Fe3++2Br2+6Cl- | |
| D． | Fe与稀硝酸反应，当n（Fe）：n（HNO3）=1：2时，3Fe+2NO3-+8H+═3Fe2++2NO↑+4H2O |
| A． | 反应Ⅰ的离子方程式为2OH-+Al2O3═2AlO2-+H2O | |
| B． | 操作a的内容包括：通入过量CO2、过滤、洗涤、灼烧 | |
| C． | 操作b为电解熔融状态的Al2O3或用CO还原Al2O3 | |
| D． | 固体b灼烧后与铝反应可用于工业上冶炼相应的金属 |