Question

1．工業(yè)合成氨與制備硝酸一般可連續(xù)生產(chǎn)，回答下列問題：
（1）工業(yè)生產(chǎn)時，制取氫氣的一個反應為：CO+H₂O（g）?CO₂+H₂．T℃時，往1L密閉容器中充入0.2mol CO和0.3mol水蒸氣．反應建立平衡后，體系中c（H₂）=0.12mol•L^-1．該溫度下此反應的平衡常數(shù)K=1（填計算結(jié)果）．
（2）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等將氮氧化物還原為氮氣和水，其反應機理為：
CH₄（g）+4NO₂（g）═4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ•mol^-1
CH₄（g）+4NO（g）═2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160kJ•mol^-1
則甲烷直接將NO₂還原為N₂的熱化學方程式為：CH₄（g）+2NO₂（g）=CO₂（g）+N₂（g）△H=-867kJ/mol．
（3）氨氣在純氧中燃燒，生成一種單質(zhì)和水．科學家利用此原理，設計成氨氣-氧氣燃料電池，則通入氨氣的電極在堿性條件下發(fā)生反應的電極反應式為2NH₃-6e^-+6OH^-=N₂+6H₂O．

Answer 1

分析 （1）CO+H₂O（g）?CO₂ +H₂，
初始濃度（mol/L）：0.2     0.3       0    0
變化濃度（mol/L）：0.12   0.12     0.12  0.12
平衡濃度（mol/L）：0.08   0.28     0.12  0.12
根據(jù)K=$\frac{c（{H}_{2}）•c（C{O}_{2}）}{c（CO）•c（{H}_{2}O）}$計算化學平衡常數(shù)；
（2）①CH₄（g）+4NO₂（g）→4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ•mol^-1
    ②CH₄（g）+4NO（g）→2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160kJ•mol^-1
根據(jù)蓋斯定律（①+②）×$\frac{1}{2}$來書寫熱化學方程式；
（3）燃料電池中，燃料做負極，發(fā)生氧化反應．

解答 解：（1）利用三段式計算，
                        CO+H₂O（g）?CO₂ +H₂，
初始濃度（mol/L）：0.2     0.3       0    0
變化濃度（mol/L）：0.12   0.12     0.12  0.12
平衡濃度（mol/L）：0.08   0.28     0.12  0.12
化學平衡常數(shù)K=$\frac{c（{H}_{2}）•c（C{O}_{2}）}{c（CO）•c（{H}_{2}O）}$=$\frac{0.12×0.12}{0.08×0.28}$=1，
故答案為：1；
（2）①CH₄（g）+4NO₂（g）→4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ•mol^-1
    ②CH₄（g）+4NO（g）→2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160kJ•mol^-1
根據(jù)蓋斯定律（①+②）×$\frac{1}{2}$，得：CH₄（g）+2NO₂（g）=CO₂（g）+N₂（g）△H=-867kJ/mol，
故答案為：CH₄（g）+2NO₂（g）=CO₂（g）+N₂（g）△H=-867kJ/mol；
（3）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．

點評 本題主要考查較為綜合，為高考常見題型，側(cè)重于學生的分析能力和計算能力的考查，題目涉及化學平衡常數(shù)的計算、蓋斯定律的應用、原電池電極反應的書寫等知識，中等難度，答題時注意化學原理知識的靈活運用．