Question

27.（14分）氮是一種非常重要的元素，它的單質(zhì)和化合物應用廣泛，在科學技術(shù)和生產(chǎn)中有重要的應用。試回答下列問題：

（1）N2和H2為原料合成氨氣的反應為：N2（g）+3H2（g）2NH3（g） △H<0，下列措施可以提高H2的轉(zhuǎn)化率是（填選項序號） 。

a．選擇適當?shù)拇呋瘎? b．增大壓強

c．及時分離生成的NH3 d．升高溫度

（2）在恒溫條件下，將N2與H2按一定比例混合的氣體充入一個2L固定容積的密閉容器中，10分鐘后反應達平衡時，n（N2）=1.0mol，n（H2）=1.0mol，n（NH3）=0.4mol，則反應速率v（N2）= mol/(L·min)。

（3）在容積恒定的密閉容器中進行反應2NO（g）+O2（g）2NO2（g） △H>0

該反應的反應速率（v）隨時間（t）變化的關(guān)系如下圖所示。若t2、t4時刻只改變一個條件，下列說法正確的是（填選項序號） 。

a．在t1-t­2時，可依據(jù)容器內(nèi)氣體的壓強保持不變判斷反應已達到平衡狀態(tài)

b．在t2時，采取的措施一定是升高溫度

c．在t3-t4時，可依據(jù)容器內(nèi)氣體的密度保持不變判斷反應已達到平衡狀態(tài)

d．在t0-t5時，容器內(nèi)NO2的體積分數(shù)在t3-t4時值的最大

（4）氨和聯(lián)氨（N2H4）是氮的兩種常見化合物，最常見的制備聯(lián)氨的方法是以丙酮為催化劑，用次氯酸鈉與氨氣反應，該反應中還原劑與氧化劑的物質(zhì)的量之比為2:1，寫出該反應的化學方程式： 。

（5）已知：N2(g)+O2(g) = 2NO(g) △H=+180.5kJ/mol

N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H=－92.4kJ/mol

2H2(g)+O2(g) = 2H2O(g) △H=－483.6kJ/mol

若有17 g 氨氣經(jīng)催化氧化完全生成一氧化氮氣體和水蒸氣所放出的熱量為 。

（6）直接供氨式堿性燃料電池的電池反應式是4NH3 + 3O2 = 2N2 + 6H2O，電解質(zhì)溶液一般使用KOH溶液，則負極電極反應式是 ．從理論上分析，該電池工作過程中 (填“需要”或“不需要”)補充堿(KOH)．

Answer 1

（1） bc

（2）0.01

（3）a d

（4）NaClO+2NH3=N2H4+NaCl+H2O

（5）226.25 kJ

（6）2NH3+6OH——6e—=N2+6H2O；不需要

【解析】

試題分析：（1）選擇催化劑只能加快反應速率，但不影響平衡的移動，H2的轉(zhuǎn)化率不變；增大壓強，平衡向體積縮小的方向移動，即平衡正向移動，H2的轉(zhuǎn)化率增大；分離出NH3，生成物濃度降低，平衡正移，H2的轉(zhuǎn)化率增大；升高溫度，平衡向吸熱的方向移動，即逆向移動，H2的轉(zhuǎn)化率降低。

（2） N2（g）+3H2（g）2NH3（g）

始 1.2 1.6 0

轉(zhuǎn) 0.2 0.6 0.4

平 1 1 0.4

V(N2)=mol/(L·S)=0.01 mol/(L·S)

（3）2NO（g）+O2（g）2NO2（g） △H>0，反應為氣體體積減小的放熱反應，a.該反應是氣體物質(zhì)的量減小的反應，恒溫恒容時，壓強不變，說明達到平衡；b.正反應是放熱反應，升高溫度，平衡逆向移動，在t2時，正逆速率都增大，且正反應速率增大更多，平衡正移，該反應是氣體體積減小的反應，增大壓強平衡正移，轉(zhuǎn)化率增大，不是升溫變化；c.恒容條件下，反應混合氣體的總質(zhì)量不變，密度始終不變，所以不能說明反應達到平衡狀態(tài)；d.由圖可知，在t2時，改變條件平衡正移，t3時達到平衡，t4時瞬間正反應速率不變，逆反應速率減小，平衡正移，應是NO2降低的濃度，故容器內(nèi)NO2的體積分數(shù)在t3時值最大。

（4）制備肼的方法，是以次氯酸鈉氧化氨氣，反應中還原劑與氧化劑的物質(zhì)的量之比為2:1，制得肼的稀溶液，反應為NaClO+2NH3=N2H4+NaCl+H2O

（5）根據(jù)蓋斯定律，△H=①×2-②×2+③×3=905.2kJ/mol，那么17g即1mol氨氣催化氧化所放出的熱量為×905.2kJ/mol=226.25 kJ

（6）燃料電池中，負極是燃料發(fā)生失電子的氧化反應，所以氨氣作為燃料電池燃氣時，負極上史氨氣失電子的過程，即2NH3+6OH——6e—=N2+6H2O；正極反應為O2+2H2O+4e-=4OH-,根據(jù)電子守恒分析，正負極反應和生成的OH-相同，理論上分析不需要補充KOH。

考點：化學平衡及影響因素、熱化學方程式、化學電源、