Question

【題目】氨是化學(xué)實(shí)驗(yàn)室及化工生產(chǎn)中的重要物質(zhì)，應(yīng)用廣泛。

（1）已知25℃時(shí)：N2（g）+O2（g）2NO（g） △H1＝+183 kJ／mol

2H2（g）+O2（g）＝2H2O（1） △H2＝-571.6 kJ／mol

4NH3（g）+5O2（g）＝4NO（g）+6H2O（1） △H3＝-1164.4 kJ／mol

則N2（g）+3H2（g）2NH3（g） △H＝________kJ／mol

（2）在恒溫恒容密閉容器中進(jìn)行合成氨反應(yīng)，起始投料時(shí)各物質(zhì)濃度如下表：

	N2	H2	NH3
投料I	1.0 mol/L	3.0 mol/L	0
投料II	0.5 mol/L	1.5 mol/L	1.0 mol/L

①該溫度下合成氨反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為________。

②按投料I進(jìn)行反應(yīng)，測(cè)得達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)H2的轉(zhuǎn)化率為40％，若按投料II進(jìn)行反應(yīng)，起始時(shí)反應(yīng)進(jìn)行的方向?yàn)?/span>________（填“正向”或“逆向”）。

③若升高溫度，則合成氨反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)___________（填“變大”、“變小”或“不變”）。

④L（L1、L2）、X可分別代表壓強(qiáng)或溫度。下圖表示L一定時(shí)，合成氨反應(yīng)中H2（g）的平衡轉(zhuǎn)化率隨X的變化關(guān)系。

i X代表的物理量是_________，

ii 判斷L1、L2的大小關(guān)系，并簡(jiǎn)述理由：_____________。

（3）如圖是一種用電解原理來(lái)制備H2O2，并用產(chǎn)生的H2O2處理廢氨水的裝置。

①為了不影響H2O2的產(chǎn)量，需要向廢氨水中加入適量HNO3調(diào)節(jié)溶液的pH約為5，則所得溶液中 c（NH4+）_________c（NO3-）（填“>”、“<”或“＝”）。

②Ir-Ru惰性電極吸附O2生成H2O2，其電極反應(yīng)式是__________。

③理論上電路中每轉(zhuǎn)移3 mol e-，最多可以處理廢氨水中溶質(zhì)（以NH3計(jì)）的質(zhì)量是________g。

Answer 1

【答案】 -92.2 K＝ 逆向 變小 溫度 L1<L2，當(dāng)溫度一定時(shí)，壓強(qiáng)越大，平衡轉(zhuǎn)化率越大。 < O2+2H++2e-＝H2O2 17g

【解析】（1）已知25℃時(shí)：①N2（g）+O2（g）2NO（g）△H=+183kJ/mol

②2H2（g）+O2（g）2H2O（l）△H=﹣571.6kJ/mol

③4NH3（g）+5O2（g）4NO（g）+6H2O（l）△H=﹣1164.4kJ/mol

根據(jù)蓋斯定律①+②×﹣×③得，N2（g）+3H2（g）3NH3（g）△H=+183﹣571.6×+×1164.4=﹣92.2kJ/mol，（2）①因?yàn)楹铣砂狈磻?yīng)的平衡常數(shù)=生成物濃度的冪次方之積比上反應(yīng)物濃度的冪次方之積，所以N2（g）+3H2（g）3NH3（g）的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=；②按投料Ⅱ?qū)�氨氣完全轉(zhuǎn)化到右邊，則與投料Ⅰ完全相同，為完全等效平衡，所以按投料Ⅱ進(jìn)行反應(yīng)平衡時(shí)H2的濃度也為3.0mol/L×（1﹣40%）=1.8mol/L，所以按投料Ⅱ進(jìn)行反應(yīng)，起始時(shí)反應(yīng)進(jìn)行的方向?yàn)檎�向，③由�?/span>1）得出合成氨為放熱反應(yīng)，所以升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，所以反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)變小，④i、由圖可知，X越大，氫氣轉(zhuǎn)化率越低，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，則氫氣轉(zhuǎn)化率減小，則X表示溫度；ii、由N2（g）+3H2（g）3NH3（g）△H＜0，溫度高，氫氣轉(zhuǎn)化率小，壓強(qiáng)大，平衡正向移動(dòng)，氫氣轉(zhuǎn)化率大，圖中等溫度時(shí)L2對(duì)應(yīng)的氫氣轉(zhuǎn)化率大，則壓強(qiáng)L1＜L2；

(4)①向廢氨水加入適量硝酸調(diào)節(jié)溶液的pH約為5，根據(jù)溶液呈電中性，溶液中c（NH4+）+c（H+）=c（NO3-）+c（OH-），pH約為5呈酸性，c（H+）＞c（OH-），所以c（NH4+）＜c（NO3-）；②利用電解法制H2O2，在該電解池中，Ir-Ru惰性電極有吸附O2作用為氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，O2+2H++2e-═H2O2；③4NH3+3O22N2+6H2O中，氨氣中的氮元素從-3價(jià)變?yōu)榈獨(dú)庵械?/span>0價(jià)，4mol氨氣轉(zhuǎn)移12mol電子，所以轉(zhuǎn)移3mol電子，最多可以處理廢氨水中溶質(zhì)（以NH3計(jì)）的質(zhì)量是1mol×17g/mol=17g。