Question

【題目】研究氮及其化合物對(duì)化工生產(chǎn)有重要意義。

（1）已知：

①N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H1

②2NH3(g)N2(g)+3H2(g) △H2

③2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H3

則熱化學(xué)方程式：4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g)△H=_____（用△H1，△H2，△H3表示）。

（2）在2L密閉絕熱容器中，投入4molN2和6molH2，在一定條件下生成NH3，測(cè)得不同溫度下，平衡時(shí)NH3的物質(zhì)的量數(shù)據(jù)如下表：

①下列能說(shuō)明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是_____。

A.3v正(H2)=2v逆(NH3)

B.容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)不變

C.混合氣體的密度不變

D.混合氣的溫度保持不變

②溫度T1_____(填“>”<”或“=”）T3。

③在T4溫度下，達(dá)到平衡時(shí)N2的轉(zhuǎn)化率為_____。

（3）N2O4為重要的火箭推進(jìn)劑之一。N2O4與NO2轉(zhuǎn)換的熱化學(xué)方程式為N2O4(g)=2NO2(g) △H。上述反應(yīng)中，正反應(yīng)速率v正=k正·p(N2O4)，逆反應(yīng)速率v逆=k逆·p2(NO2)，其中k正、k逆為速率常數(shù)，則該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)Kp為____（以k正、k逆表示）。若將一定量N2O4投入真空容器中恒溫恒壓分解（溫度298K、壓強(qiáng)110kPa)，已知該條件下k逆=5×102kPa-1·s-1，當(dāng)N2O4分解10%時(shí)，v逆=_____kPa·s-1。

（4）以連二亞硫酸鹽(S2O42-)為還原劑脫除煙氣中的NO，并通過(guò)電解再生，裝置如圖。陰極的電極反應(yīng)式為_____，電解槽中的隔膜為_____（填“陽(yáng)”或“陰”）離子交換膜。每處理1molNO，電路中通過(guò)電子的物質(zhì)的量為_____。

Answer 1

【答案】2△H2+3△H3-3△H1 BD < 25% 2×105 2SO32-+4H++2e-=S2O42-+2H2O 陽(yáng) 2mol

【解析】

(1)運(yùn)用蓋斯定律計(jì)算；

(2)①達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，正逆反應(yīng)速率相同，各組分濃度保持不變及其衍生的各種關(guān)系符合平衡標(biāo)志；

②反應(yīng)放熱，根據(jù)進(jìn)行方向判斷；

③根據(jù)三段式進(jìn)行求解；

(3) 根據(jù)v正=v逆，得出Kp，再根據(jù)題給已知計(jì)算平衡時(shí)NO2的分壓，然后計(jì)算逆反應(yīng)速率；

(4)陰極上亞硫酸根離子得電子生成S2O42-；陽(yáng)極上水失電子生成氧氣和氫離子，右側(cè)多余的氫離子通過(guò)離子交換膜進(jìn)入左側(cè)，利用氧化還原規(guī)律，進(jìn)行計(jì)算求解。

(1)根據(jù)蓋斯定律①N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H1，②2NH3(g)N2(g)+3H2(g) △H2，③2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H3，將2x②+3x③-3x①得到熱化學(xué)方程式：4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g) △H=2△H2+3△H3-3△H1，故答案為：2△H2+3△H3-3△H1；

(2) N2(g) + 3H2(g)2NH3(g) △H<0 ， ①A．NH3、H2表示的正、逆反應(yīng)速率比不等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；

B．該反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，建立平衡的過(guò)程中氣體物質(zhì)的量減小，容器內(nèi)壓強(qiáng)減小，故當(dāng)容器內(nèi)壓強(qiáng)不變時(shí)，已達(dá)到平衡，B項(xiàng)正確；

C．建立平衡過(guò)程中氣體質(zhì)量不變，混合氣體的密度一直不變，密度不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；

D．該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，絕熱容器溫度不變時(shí)，已經(jīng)達(dá)到平衡；D項(xiàng)正確；故答案為BD；

②反應(yīng)放熱，溫度升高，平衡逆向進(jìn)行，生成的氨氣的物質(zhì)的量會(huì)減小， T1時(shí)氨氣的物質(zhì)的量更多，所以溫度低，溫度T1<T3，故答案為：<；

③根據(jù)三段式進(jìn)行求解法：，則N2的轉(zhuǎn)化率=，故答案為：25%；

(3)上述反應(yīng)中，正反應(yīng)速率v正＝k正·p（N2O4），逆反應(yīng)速率v逆＝k逆·p2（NO2），其中k正、k逆為速率常數(shù)，v正=v逆，則Kp=；若將一定量N2O4投入真空容器中恒溫恒壓分解（溫度298K、壓強(qiáng)110kPa），已知該條件下k逆=5×102kPa-1·s-1，當(dāng)N2O4分解10%時(shí)，假設(shè)開(kāi)始有1mol N2O4分解0.1mol，生成0.2mol NO2，，故答案為：；2×105；

(4)陰極上亞硫酸根離子得電子生成S2O42-，電極反應(yīng)式為2SO32-+4H++2e-=S2O42-+2H2O；陽(yáng)極上，水失電子生成氧氣和氫離子，右側(cè)多余的氫離子通過(guò)離子交換膜進(jìn)入左側(cè)，所以交換膜為陽(yáng)離子交換膜；NO吸收轉(zhuǎn)化后的主要產(chǎn)物為N2，消耗1mol NO轉(zhuǎn)移2mol電子，所以電路中轉(zhuǎn)移電子為2mol，故答案為：2SO32-+4H++2e-=S2O42-+2H2O；陽(yáng)；2mol。