Question

13．目前工業(yè)合成氨的原理是N₂（g）+3H₂?2NH₃（g），△H=-93．O kJ•mol^-1
（1）已知一定條件下：2N₂（g）+6H₂O（1）?4NH₃（g）+3O₂（g），△H=十l 530．O kJ•mol^一1．則氫氣燃燒熱的熱化學方程式為H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-286.0 kJ/mol
（2）如圖，在恒溫恒容裝置中進行合成氨反應．
①表示N₂濃度變化的曲線是C．
②前25min內，用H₂濃度變化表示的化學反應速率是0.12 mol•L^-1•min^-1．
③在25min末剛好平衡，則平衡常數K=$\frac{4}{27}$．
（3）在恒溫恒壓裝置中進行工業(yè)合成氨反應，下列說法正確的是AD．
A．氣體體積不再變化，則已平衡
B．氣體密度不再變化，尚未平衡
C．平衡后，往裝置中通入一定量Ar，壓強不變，平衡不移動
D．平衡后．壓縮容器，生成更多NH₃
（4）電廠煙氣脫氮的主反應①：4NH₃（g）+6NO（g）?5N₂（g）+6H₂O（g），△H＜0，副反應②：2NH₃（g）+8NO（g）?5N₂0（g）4-3H₂O（g）△H＞0．平衡混合氣中N₂與N₂0含量與溫度的關系如圖2．
請回答：在400～600K時，平衡混合氣中N₂含量隨溫度的變化規(guī)律是隨溫度升高，N₂的含量降低，導致這種規(guī)律的原因是主反應為放熱反應，升溫使主反應的平衡左移或者副反應為吸熱反應，升溫使副反應的平衡右移，降低了NH₃和NO濃度，使主反應的平衡左移（任答合理的一條原因）．
（5）直接供氨式燃料電池是以NaOH溶液為電解質溶液，電池反應為4NH₃（g）+30₂=2N₂+6H₂O．則負極電極反應式為2NH₃+6OH^--6e^-=N₂+6H₂O．
（6）取28.70g ZnSO₄•7H₂0加熱至不同溫度，剩余固體的質量變化如圖3所示．680℃時所得固體的化學式為b（填字母序號）．a．ZnO    b．Zn₃0（S0₄）₂    c．ZnS0₄    d．ZnS0₄•H ₂0

Answer 1

分析 （1）已知①2N₂（g）+6H₂O（l）?4NH₃（g）+3O₂（g）△H=+1530.0kJ/mol．
②N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-93.0kJ/mol，利用蓋斯定律將$\frac{②×2-①}{6}$可得氫氣燃燒的熱化學方程式；
（2）①根據圖象中氮氣的濃度的減少是氫氣減少的$\frac{1}{3}$，C為氮氣的濃度變化曲線；
②根據圖象中的濃度變化及時間計算出用N₂的濃度變化表示的化學反應平均速率；
③根據平衡常數K=$\frac{c（NH{\;}_{3}）{\;}^{2}}{c（N{\;}_{2}）•c（H{\;}_{2}）{\;}^{3}}$表達式計算出該反應的平衡常數；
（3）根據化學平衡狀態(tài)特征進行判斷；
（4）根據圖2中隨著溫度升高，氮氣、N₂O的含量變化進行分析；根據溫度對化學平衡影響及兩個可逆反應的反應熱情況進行分析；
（5）根據原電池原電池工作原理及電極反應寫出該燃料電池的負極反應式；
（6）28.70 g ZnSO₄•7H₂O的物質的量為0.1mol，分別分析生成ZnO、ZnSO₄、ZnSO₄•H₂O的質量，進而確定溫度．

解答 解：（1）已知①2N₂（g）+6H₂O（l）?4NH₃（g）+3O₂（g）△H=+1530.0kJ/mol．
②N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-93.0kJ/mol，利用蓋斯定律將$\frac{②×2-①}{6}$可得H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-286.0 kJ/mol，
故答案為：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-286.0 kJ/mol；
（2）①圖象中氮氣的濃度的減少是氫氣減少的$\frac{1}{3}$，C為氮氣的濃度變化曲線，故答案為：C；
②圖象中氮氣的濃度的減少是氫氣減少的$\frac{1}{3}$，A為氫氣的濃度變化曲線，v（H₂）=$\frac{6.0-3.0}{25}$mol•L^-1•min^-1=0.12mol•L^-1•min^-1，故答案為：0.12 mol•L^-1•min^-1；
③在25 min 末反應剛好達到平衡，K=$\frac{c（NH{\;}_{3}）{\;}^{2}}{c（N{\;}_{2}）•c（H{\;}_{2}）{\;}^{3}}$=$\frac{4}{1×3{\;}^{3}}$=$\frac{4}{27}$；故答案為：$\frac{4}{27}$；
（3）A．合成氨反應前后氣體體積不同，當體積不變時，得到化學平衡狀態(tài)，故A正確；
B．$ρ=\frac{m}{V}$，氣體質量不變，由于反應前后氣體體積不同，恒壓容器氣體體積可變，化學平衡移動時，密度隨之變化，當密度不變時，達到化學平衡狀態(tài)，故B錯誤；
C．充入Ar，容器壓強不變，則：N₂、H₂、和NH₃濃度降低，反應物濃度降低大，化學平衡向逆反應方向移動，故C錯誤；
D．平衡時，壓縮體積，壓強增大，化學平衡向正反應方向移動，NH₃濃度增大，故D正確；
故選：AD；
（4）根據圖象可知，在400K～600K時，平衡混合氣中N₂含量隨溫度的升高逐漸降低；主反應為放熱反應，升高溫度，平衡向著逆向移動，氮氣的含量減小，
故答案為：隨溫度升高，N₂的含量降低；主反應為放熱反應，升溫使主反應的平衡左移或者副反應為吸熱反應，升溫使副反應的平衡右移，降低了NH₃和NO濃度，使主反應的平衡左移；
（5）原電池負極失去電子發(fā)生氧化反應，所以該燃料電池中負極氨氣失去電子生成氮氣，電極反應式為2NH₃+6OH^--6e^-=N₂+6H₂O，
故答案為：2NH₃+6OH^--6e^-=N₂+6H₂O；
（6）28.70 g ZnSO₄•7H₂O的物質的量為0.1mol，若得ZnSO₄•H₂O的質量為17.90g，則溫度為100℃；若得ZnSO₄的質量為16.10g，則溫度為250℃；若得ZnO的質量為8.10g，則溫度為930℃；據此通過排除法確定680℃時所得固體的化學式為Zn₃O（SO₄）₂；
故答案為：b．

點評 本題考查較綜合，涉及知識點較多，涉及通過圖象分析化學反應速率、化學平衡及計算等問題，為高頻考點，側重于學生的分析能力和計算能力的考查，需要學生較強的觀察能力及思維能力，難度較大；