Question

下面涉及的是工業(yè)生產(chǎn)硝酸銨的過程．
（1）寫出NO₂和水反應(yīng)的化學(xué)方程式，并標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目

 

．
（2）已知：4NH₃（g）+3O₂（g）═2N₂（g）+6H₂O（g）△H=一1266.8kJ/mol
N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=+180.5kJ/mol
寫出氨高溫催化氧化的熱化學(xué)方程式：

 

，氨催化氧化生成NO反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式K=

 

．
（3）已知：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92kJ/mol．為提高氫氣的轉(zhuǎn)化率，宜采取的措施有

 

．（填字母）
A．升高溫度         B．使用催化劑        C．及時移出氨       D．循環(huán)利用和不斷補(bǔ)充氮?dú)?br />（4）在一定溫度和壓強(qiáng)下，將H₂和N₂按3：1（體積比）在密閉容器中混合，當(dāng)該反應(yīng)達(dá)到平衡時，測得平衡混合氣中NH₃的氣體體積分?jǐn)?shù)為17.6%，此時H₂的轉(zhuǎn)化率為

 

．
（5）許多有機(jī)物在特定的裝置內(nèi)進(jìn)行氧化的同時還可產(chǎn)生電能，這種裝置即為燃料電池．例如，乙烯被氧化生成乙醛的化學(xué)反應(yīng)：2CH₂=CH₂+O₂→2CH₃CHO可設(shè)計成燃料電池：正極為：O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O，負(fù)極為：

 

電池工作時，負(fù)極附近溶液的pH

 

（填“升高”、“降低”或“不變”）．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計算,氧化還原反應(yīng),熱化學(xué)方程式,化學(xué)電源新型電池,化學(xué)平衡的影響因素

專題：化學(xué)平衡專題

分析：（1）根據(jù)寫出的反應(yīng)尋找失電子合得電子的元素的原子，化合價升高或降低的數(shù)目就是轉(zhuǎn)移的電子數(shù)；
（2）已知：①4NH₃（g）+3O₂（g）═2N₂（g）+6H₂O（g）；△H=-1266.8kJ/mol；
②N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）；△H=+180.5kJ/mol，利用蓋斯定律可求知反應(yīng)熱；根據(jù)平衡常數(shù)等于生成物的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積計算；
（3）為提高某一反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，應(yīng)使平衡向正反應(yīng)反應(yīng)方向移動；
（4）根據(jù)阿伏加德羅定律結(jié)合化學(xué)方程式，用三段式計算法計算；
（5）燃料電池的負(fù)極是燃料氣發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，可以由總反應(yīng)-正極反應(yīng)；根據(jù)溶液中氫離子的氫氧根離子的變化來判斷酸堿性的變化．

解答： 解：（1）該反應(yīng)中，只有氮原子化合價變化，電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目為，故答案為：；
（2）已知：①4NH₃（g）+3O₂（g）═2N₂（g）+6H₂O（g）△H=-1266.8kJ/mol，
②N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=+180.5kJ/mol，
利用蓋斯定律①-2×②可得：4NH₃（g）+5O₂（g）

催化劑  .

△

4NO（g）+6H₂O（g）；△H=-905.8KJ/mol；
化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為K=

c 4(NO)?c 6(H 2O)

c 4(NH 3)?c 5(O 2)

，
故答案為：4NH₃（g）+5O₂（g）

催化劑  .

△

4NO（g）+6H₂O（g）△H=-905.8KJ/mol；K=

c 4(NO)?c 6(H 2O)

c 4(NH 3)?c 5(O 2)

；
（3）為提高氫氣的轉(zhuǎn)化率，應(yīng)是反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動，則可采取的措施有：減低溫度、增大壓強(qiáng)、循環(huán)利用和不斷補(bǔ)充氮?dú)�、及時分離出氨氣；故答案為：CD； 
（4）設(shè)反應(yīng)起始時H₂和N₂的物質(zhì)的量分別為3mol和1mol，平衡時轉(zhuǎn)化了xmolN₂，
       N₂ +3H₂ ?2NH₃
起始  1mol   3mol           0
轉(zhuǎn)化   x      3x           2x
平衡   1-x    3-3x         2x
根據(jù)題意知：

2x

(1-x)+(3-3x)+2x

=17.6%，則x=0.299，
所以此時H₂的轉(zhuǎn)化率為

0.299mol×3

3mol

=29.9%，
故答案為：29.9%；
（5）在乙烯燃料電池中，乙烯被氧化生成乙醛的化學(xué)反應(yīng)：2CH₂=CH₂+O₂→2CH₃CHO，正極是氧氣得電子的還原反應(yīng)，O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O，根據(jù)負(fù)極反應(yīng)=總反應(yīng)-正極反應(yīng)得：2CH₂=CH₂+2H₂O-4e^-=2CH₃CHO+4H⁺，生成氫離子，導(dǎo)致酸性增強(qiáng)，所以負(fù)極附近溶液的pH降低，故答案為：2CH₂=CH₂+2H₂O-4e^-=2CH₃CHO+4H⁺；降低．

點(diǎn)評：本題以工業(yè)合成硝酸銨為載體考查化學(xué)反應(yīng)與能量、化學(xué)平衡等問題，題目難度中等，注意外界條件對化學(xué)平衡的影響，注意有關(guān)化學(xué)平衡的計算方法．