Question

【題目】在工業(yè)上，合成氨與制備硝酸一般可連續(xù)生產(chǎn)，流程如下：

（1）合成塔中發(fā)生反應N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H<0。下表為不同溫度下該反應的平衡常數(shù)。由此可推知，表中T1___________300℃(填“>”、“<”或“=”)。

（2）氨氣在純氧中燃燒，生成一種單質和水，科學家利用此原理，設計成氨氣—氧氣燃料電池，電解質溶液為KOH，則負極電極發(fā)生反應的電極反應式為___________________。

（3）在80℃時，將銅與濃硝酸反應得到的0.40mol N2O4氣體充入2L已經(jīng)抽空的固定的密閉容器中發(fā)生反應N2O4 (g)2NO2(g)，△H>0，隔一段時間對該容器內(nèi)的物質進行分析，得到如下數(shù)據(jù)：

①計算a=_________，此溫度時該反應的平衡常數(shù)K=____________；

②改變條件使反應重新達到平衡，能使c(NO2)/c(N2O4)值變小的措施有___________(填序號)。

A．增大N2O4的起始濃度 B．升高溫度 C．使用高效催化劑 D．向混合氣體中通入稀有氣體

（4）硝酸廠的尾氣直接排放將污染空氣。目前科學家探索利用燃料氣體中的甲烷將氮的氧化物還原為氮氣和水，反應機理為：CH4(g)+4NO2(g)4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=﹣574kJmol﹣1

CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=﹣1160kJmol﹣1

則甲烷直接將NO2還原為N2的熱化學方程式為：____________________ ．

Answer 1

【答案】（1）<；

（2）2NH3-6e-+6OH-= N2+6H2O；

（3）①0.28，1.8；②A；

（4）CH4(g)+2NO2(g)=CO2(g)+2H2O(g)+N2(g)△H=-867kJmol-1。

【解析】

試題分析：（1）對于放熱反應，溫度越高，則化學平衡逆向移動，導致平衡常數(shù)減小，所以T1＜300℃，故答案為：＜；

（2）氨氣在純氧中燃燒，生成氮氣和水，化學方程式為：4NH3+5O24N2+6H2O，在燃料電池中，燃料做負極，則通入氨氣的電極是負極，堿性條件下，該電極發(fā)生反應的電極反應式為2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O，故答案為： 2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O；

（3）①生成0.24mol二氧化氮需要0.12mol四氧化二氮分解，a=0.40mol-0.12mol=0.28mol；

結合化學平衡三段式列式計算

N2O4(g)2NO2(g)

起始量(mol) 0.4 0

變化量(mol) 0.3 0.6

平衡量(mol) 0.1 0.6

K==1.8mol/L，故答案為：0.28mol；1.8mol/L；

②若使c(NO2)/c(N2O4)值變小，需使平衡向逆反應方向移動。A、增大N2O4的起始濃度，按勒夏特列原理，平衡移動的結果只能減弱這種改變，不能消除，所以，c(NO2)/c(N2O4)值變小，故A正確；B、升高溫度會使平衡向生成二氧化氮的方向移動，會使c(NO2)/c(N2O4)值變大，故B錯誤；C、催化劑只能加快化學反應速率，不會影響平衡移動，故C錯誤；D、向混合氣體中通入稀有氣體，反應物和生成物濃度不變，不影響平衡移動，c(NO2)/c(N2O4)值不變，故D錯誤；故答案為：A；

（4）將兩個方程式相加然后除以2即得甲烷直接將NO2還原為N2的熱化學方程式，反應方程式為CH4(g)+2NO2(g)=CO2(g)+2H2O(g)+N2(g)△H=-867kJmol-1，故答案為：CH4(g)+2NO2(g)=CO2(g)+2H2O(g)+N2(g)△H=-867kJmol-1。