Question

【題目】化石燃料的燃燒會產(chǎn)生大量污染大氣的二氧化硫和溫室氣體二氧化碳．而氫氣和氨氣都被認(rèn)為是無碳無污染的清潔能源．

（1）某些合金可用于儲存于氫，金屬儲氫的原理克表示為M+xH2═MH2x（M表示某種合金）．如圖1表示溫度分別為T1、T2且T1＜T2時最大吸氫量與氫氣壓強(qiáng)的關(guān)系．則該反應(yīng)的△H0（填“＞”或“＜”）
（2）氨在氧氣中燃燒，生成水和一種空氣組成成分的單質(zhì)．已知：N2（g）+3H2（g）2NH3（g）△H=﹣92KJmol﹣1及H2的燃燒熱為286kJmol﹣1；試寫出氨在氧氣中燃燒生成液態(tài)水的熱化學(xué)方程式： ．
（3）在一定條件下，將1molN2和3molH2混合與一個10L的容積不變的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)，5分鐘后達(dá)到平衡，平衡時氨的體積分?jǐn)?shù)為25%．
①反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為；
②反應(yīng)開始到平衡時H2的消耗速率v（H2）=；
③能判斷該反應(yīng)是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是；
a 容器中壓強(qiáng)不變 b．混合氣體的密度不變
c.3v（H2）=2v（NH3） d．c（N2）：c（H2）：c（NH3）=1：3：2
④對于上述平衡狀態(tài)，改變下列條件能使反應(yīng)速率增大，且平衡向正向移動的是；
a 選用更高效的催化劑 b 升高溫度c 及時分離出氨氣 d 增加H2的濃度
⑤如今采用SCY陶瓷固體電解質(zhì)的電化學(xué)合成氨裝置（如圖2），該裝置用可以傳導(dǎo)質(zhì)子的固態(tài)物質(zhì)作為介質(zhì)．電池總反應(yīng)為N2（g）+3H2（g）2NH3（g），那么該電解池陰極反應(yīng)式為 ， 當(dāng)陽極失去0.6mol電子時，陰極產(chǎn)生的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積為 ．

Answer 1

【答案】
（1）＜
（2）4NH3（g）+3O2（g）=2N2（g）+6H2O（l）△H=﹣1532kJ?mol﹣1
（3）K= ；0.024mol/（L﹒min）；a；d；N2+6e﹣+6H+=2NH3；4.48L
【解析】解：（1）在壓強(qiáng)相同的條件下，T1對應(yīng)的吸氫量大，又T1＜T2 ， 也就是T2→T1 ， 降溫平衡正向移動，所以正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，則△H＜0；所以答案是：＜；（2）N2（g）+3H2（g）2NH3（g）△H=﹣92kJmol﹣1 ①
由H2的燃燒熱為286kJmol﹣1 ， 則2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）△H=﹣572kJmol﹣1 ②
根據(jù)蓋斯定律，由②×3﹣①×2得：4NH3（g）+3O2（g）=2N2（g）+6H2O（l）△H=﹣572kJmol﹣1×3+92kJmol﹣1×2=﹣1532 kJmol﹣1
所以答案是：4NH3（g）+3O2（g）=2N2（g）+6H2O（l）△H=﹣1532 kJmol﹣1；（3）①該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K= ，所以答案是：K= ；
②設(shè)參加反應(yīng)的氮氣的物質(zhì)的量xmol，

	N2 +	3H2		2NH3
開始（mol）：	1	3		0
變化（mol）：	x	3x		2x
平衡（mol）：	1﹣x	3﹣3x		2x

5min后達(dá)到平衡，平衡時氨的體積分?jǐn)?shù)為 ×100%=25%，解：x=0.4，
H2的反應(yīng)速率v（H2）= ×3=0.024mol/（L﹒min），所以答案是：0.024mol/（L﹒min）；
③a．該可逆反應(yīng)反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量發(fā)生變化，則容器內(nèi)壓強(qiáng)也不停變化，所以容器中壓強(qiáng)不變，能說明反應(yīng)到達(dá)平衡，故a正確；
b．因為反應(yīng)前后總質(zhì)量不變，又體積不變，所以混合氣體的密度始終不變，則混合氣體的密度不變，不能說明反應(yīng)到達(dá)平衡，故b錯誤；
c．3v（H2）=2v（NH3），未指明正逆方向，不能說明反應(yīng)到達(dá)平衡，故c錯誤；
d．c（N2）：c（H2）：c（NH3）=1：3：2時可能處于平衡狀態(tài)，可能不處于平衡狀態(tài)，與反應(yīng)的條件有關(guān)，故d錯誤；
故選：a；
④a．選用更高效的催化劑，能增大正反應(yīng)速率，但平衡不移動，故a錯誤；
b．升高溫度，能增大正反應(yīng)速率，但平衡向吸熱的逆向移動，故b錯誤；
c．及時分離出氨氣，反應(yīng)速率減慢，故c錯誤；
d．增加H2的濃度，增大反應(yīng)物的濃度，能增大正反應(yīng)速率，平衡正向移動，故d正確；
故選d；
⑤陰極發(fā)生還原反應(yīng)，氮氣在陰極上放電，與氫離子結(jié)合生成氨氣，電極反應(yīng)式為N2+6e﹣+6H+=2NH3 ， 當(dāng)陽極失去0.6mol電子時，則陰極得到0.6mol電子，所以產(chǎn)生的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積為 ×2×22.4L/mol=4.48L，所以答案是：N2+6e﹣+6H+=2NH3；4.48L．
【考點精析】解答此題的關(guān)鍵在于理解反應(yīng)熱和焓變的相關(guān)知識，掌握在化學(xué)反應(yīng)中放出或吸收的熱量，通常叫反應(yīng)熱，以及對化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷的理解，了解狀態(tài)判斷：①v(B耗)=v(B生)②v(C耗):v(D生)=x : y③c(C)、C%、n(C)%等不變④若A、B、C、D為氣體，且m+n≠x+y，壓強(qiáng)恒定⑤體系顏色不變⑥單位時間內(nèi)某物質(zhì)內(nèi)化學(xué)鍵的斷裂量等于形成量⑦體系平均式量恒定（m+n ≠ x+y）等．