题目内容
氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用．
（1）在固定容积的密闭容器中，进行如下化学反应：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-92.4kJ/mol，
其平衡常数K与温度T的关系如下表：
试判断K1 K2（填写“＞”“=”或“＜”）．
（2）用2mol N2和3mol H2合成氨，三容器的反应温度分别为T1、T2、T3且恒定不变，在其它条件相同的情况下，实验测得反应均进行到t min时N2的质量分数如图1所示，此时甲、乙、丙三个容器中一定达到化学平衡状态的是 ，都达到平衡状态时，N2转化率最低的是 ．
（3）NH3与CO2在120℃，催化剂作用下可以合成反应生成尿素：CO2+2NH3?（NH2）2CO+H2O；在密闭反应容器中，混合气体中NH3的含量变化关系如图2所示（该条件下尿素为固体）．则A点的正反应速率v正（CO2） B点的逆反应速率v逆（CO2）（填写“＞”“=”或“＜”），NH3的平衡转化率为 ；
（4）已知下列热化学方程式：
2H2（g）+O2（g）?2H2O（1）△H=-571.6kJ/mol
N2（g）+O2（g）?2NO（g）△H=+180kJ/mol
请写出用NH3还原NO的热化学方程式 ；
（5）氨气在纯氧中燃烧，生成一种单质和水，试写出该反应的化学方程式 ．科学家利用此原理，设计成氨气-氧气燃料电池，则通人氨气的电极是 （填“正极”或“负极”），在碱性条件下，通人氨气的电极发生的电极反应式为 ．
（1）在固定容积的密闭容器中，进行如下化学反应：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-92.4kJ/mol，
其平衡常数K与温度T的关系如下表：
| T/K | 298 | 398 | 498 |
| 平衡常数K | 4.1×106 | K1 | K2 |
（2）用2mol N2和3mol H2合成氨，三容器的反应温度分别为T1、T2、T3且恒定不变，在其它条件相同的情况下，实验测得反应均进行到t min时N2的质量分数如图1所示，此时甲、乙、丙三个容器中一定达到化学平衡状态的是
（3）NH3与CO2在120℃，催化剂作用下可以合成反应生成尿素：CO2+2NH3?（NH2）2CO+H2O；在密闭反应容器中，混合气体中NH3的含量变化关系如图2所示（该条件下尿素为固体）．则A点的正反应速率v正（CO2）
（4）已知下列热化学方程式：
2H2（g）+O2（g）?2H2O（1）△H=-571.6kJ/mol
N2（g）+O2（g）?2NO（g）△H=+180kJ/mol
请写出用NH3还原NO的热化学方程式
（5）氨气在纯氧中燃烧，生成一种单质和水，试写出该反应的化学方程式
考点：化学平衡常数的含义,用盖斯定律进行有关反应热的计算,原电池和电解池的工作原理,化学平衡的影响因素
专题：化学反应中的能量变化,化学平衡专题
分析：（1）依据化学反应是放热反应，温度升高，平衡逆向进行，平衡常数减小分析判断平衡常数大小；
（2）依据氮气的质量分数变化可知，随温度升高，化学平衡应逆向进行，氮气的质量分数增大，C氮气质量分数最小，所以丙一定是平衡状态，达到平衡状态，温度越高平衡逆向进行程度越大，氮气质量分数越小；
（3）图象分析氨气的体积分数从50%变化为20%后体积分数保持不变，说明B点反应达到平衡状态，A点氨气体积百分含量大于B的氨气体积百分含量，说明反应正向进行达到平衡状态，A点的正反应速率大于B点的正反应速率；依据氨气的体积分数结合平衡三段式列式计算平衡转化率；
（4）依据热化学方程式和盖斯定律计算所需热化学方程式；
（5）氨气在纯氧中燃烧，生成一种单质氮气和水，依据原子守恒配平书写化学方程式，氨气-氧气燃料电池中氨气在负极失电子发生氧化反应生成氮气，碱溶液中用氢氧根离子配平电荷守恒写出电极反应．
（2）依据氮气的质量分数变化可知，随温度升高，化学平衡应逆向进行，氮气的质量分数增大，C氮气质量分数最小，所以丙一定是平衡状态，达到平衡状态，温度越高平衡逆向进行程度越大，氮气质量分数越小；
（3）图象分析氨气的体积分数从50%变化为20%后体积分数保持不变，说明B点反应达到平衡状态，A点氨气体积百分含量大于B的氨气体积百分含量，说明反应正向进行达到平衡状态，A点的正反应速率大于B点的正反应速率；依据氨气的体积分数结合平衡三段式列式计算平衡转化率；
（4）依据热化学方程式和盖斯定律计算所需热化学方程式；
（5）氨气在纯氧中燃烧，生成一种单质氮气和水，依据原子守恒配平书写化学方程式，氨气-氧气燃料电池中氨气在负极失电子发生氧化反应生成氮气，碱溶液中用氢氧根离子配平电荷守恒写出电极反应．
解答：
解：（1）N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-92.4kJ/mol，反应是放热反应，升温平衡逆向进行，平衡常数减小，所以K1＞K2，故答案为：＞；
（2）依据化学平衡影响因素分析，随温度升高，化学平衡应逆向进行，氮气的质量分数增大，C氮气质量分数最小，丙状态氨气质量分数比C状态大，说明丙一定是平衡状态，达到平衡状态，温度越高平衡逆向进行程度越大，氮气质量分数越小，丙点氮气的质量分数最小，
故答案为：丙；丙；
（3）氨气的体积分数从50%变化为20%后体积分数保持不变，说明B点反应达到平衡状态，A点氨气体积百分含量大于B的氨气体积百分含量，说明反应正向进行达到平衡状态，A点的正反应速率大于B点的正反应速率，v正（CO2）＞v逆（CO2）；
设氨气消耗物质的量x，开始氨气体积分数为50%，假设氨气为50mol，二氧化碳为50mol，
CO2+2NH3?（NH2）2CO+H2O
起始量（mol） 50 50 0 0
变化量（mol） 0.5x x 0.5x 0.5x
平衡量（mol） 50-0.5x 50-x 0.5x
氨气的体积分数即物质的量分数=
=20%；
计算得到x=37.5mol
氨气的平衡转化率=
×100%=75%，
故答案为：大于；75%；
（4）①2H2（g）+O2（g）?2H2O（1）△H=-571.6kJ/mol
②N2（g）+O2（g）?2NO（g）△H=+180kJ/mol；
③N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-92.4kJ/mol，
依据盖斯定律（①-②）×3-③×2得到用NH3还原NO的热化学方程式为：6NO（g）+4NH3（g）=5N2（g）+6H2O（l）△H=-2070KJ/mol，
故答案为：6NO（g）+4NH3（g）=5N2（g）+6H2O（l）△H=-2070KJ/mol；
（5）氨气在纯氧中燃烧，生成一种单质氮气和水，依据原子守恒配平书写化学方程式为：4NH3+3O2
2N2+6H2O，氨气-氧气燃料电池中氨气在负极失电子发生氧化反应生成氮气，碱溶液中用氢氧根离子配平电荷守恒写出电极反应为：2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O，
故答案为：4NH3+3O2
2N2+6H2O；2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O．
（2）依据化学平衡影响因素分析，随温度升高，化学平衡应逆向进行，氮气的质量分数增大，C氮气质量分数最小，丙状态氨气质量分数比C状态大，说明丙一定是平衡状态，达到平衡状态，温度越高平衡逆向进行程度越大，氮气质量分数越小，丙点氮气的质量分数最小，
故答案为：丙；丙；
（3）氨气的体积分数从50%变化为20%后体积分数保持不变，说明B点反应达到平衡状态，A点氨气体积百分含量大于B的氨气体积百分含量，说明反应正向进行达到平衡状态，A点的正反应速率大于B点的正反应速率，v正（CO2）＞v逆（CO2）；
设氨气消耗物质的量x，开始氨气体积分数为50%，假设氨气为50mol，二氧化碳为50mol，
CO2+2NH3?（NH2）2CO+H2O
起始量（mol） 50 50 0 0
变化量（mol） 0.5x x 0.5x 0.5x
平衡量（mol） 50-0.5x 50-x 0.5x
氨气的体积分数即物质的量分数=
| 50-x |
| 100-x |
计算得到x=37.5mol
氨气的平衡转化率=
| 37.5mol |
| 50mol |
故答案为：大于；75%；
（4）①2H2（g）+O2（g）?2H2O（1）△H=-571.6kJ/mol
②N2（g）+O2（g）?2NO（g）△H=+180kJ/mol；
③N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-92.4kJ/mol，
依据盖斯定律（①-②）×3-③×2得到用NH3还原NO的热化学方程式为：6NO（g）+4NH3（g）=5N2（g）+6H2O（l）△H=-2070KJ/mol，
故答案为：6NO（g）+4NH3（g）=5N2（g）+6H2O（l）△H=-2070KJ/mol；
（5）氨气在纯氧中燃烧，生成一种单质氮气和水，依据原子守恒配平书写化学方程式为：4NH3+3O2
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故答案为：4NH3+3O2
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点评：本题考查了平衡常数影响因素分析，平衡状态的分析判断，热化学方程式和盖斯定律计算应用，原电池原理分析，掌握基础是关键，题目难度中等．
练习册系列答案
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下列离子方程式书写正确的是（ ）
| A、氢氧化铝与盐酸：Al（OH）3+3H+=Al3++3H2O |
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