Question

8．（1）N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-94.4kJ/mol．恒容時，體系中各物質(zhì)濃度隨時向變化的曲線如圖所示：a．在1L容器中發(fā)生反應(yīng)，前20min內(nèi)v（NH₃）=0.050 mol•（L•min）^-1，放出的熱量為47.2 kJ．
b.25min時采取的措施是將NH₃從反應(yīng)體系中分離出去．c．時段III條件下反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式為$\frac{0．{5}^{2}}{0.7{5}^{3}•0.25}$（用圖中數(shù)據(jù)表示，不計算結(jié)果）．

（2）硝酸工業(yè)的基礎(chǔ)是氨的催化氧化，在催化劑的作用下發(fā)生如下反應(yīng)：
①4NH₂（g）+5O₂（g）+6H₂O（g）△H=-905kJ/mol主反應(yīng)
②4NH₂（g）+3O₂?2N₂（g）+6HO（g）△H=-1268kJ/mol副反應(yīng)
a．由反應(yīng)①②可知反應(yīng)N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）的反應(yīng)熱△H=+181.5 kJ/mol
b．反應(yīng)①在一定條件下能（填“能”或“不能”）自發(fā)反應(yīng)，理由是△H＜0且是混亂度增大的反應(yīng)．
（3）依據(jù)反應(yīng)②可以設(shè)計成直接供氨式堿性燃料電池如圖所示．則圖中A為負極（填“正極”或“負極”），電極反應(yīng)方程式為2NH₃-6e^-+6OH^-=N₂+6H₂O．
（4）NH₃與N₂H₄都具有還原性，可以與其他強氧化劑反應(yīng)，例如在一定條件下，氨可以被雙氧水氧化為游離態(tài)氮，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式2NH₃+3H₂O₂=N₂+6H₂O．

Answer 1

分析 （1）a、化學(xué)反應(yīng)速率v=$\frac{△c}{△t}$結(jié)合圖象代入數(shù)據(jù)來計算即可；
b、根據(jù)圖示，25℃時氨氣的濃度迅速減小，據(jù)此回答；
c、根據(jù)平衡常數(shù)K等于各生成物平衡濃度系數(shù)次方的乘積和各反應(yīng)物平衡濃度系數(shù)次方之積的比值來回答；
（2）a、4NH₃（g）+5O₂?4NO（g）+6H₂O（g）；△H=-905kJ/mol①
4NH₃（g）+3O₂（g）?2N₂（g）+6H₂O（g）；△H=-1268kJ/mol②；
依據(jù)蓋斯定律①-②得到，2N₂（g）+2O₂（g）=4NO（g），依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計算分析判斷；
b、根據(jù)反應(yīng)是否自發(fā)的判據(jù)△H-T△S＜0來判斷反應(yīng)是否自發(fā)；
（3）由圖可知，A極通入的為氨氣，發(fā)生氧化反應(yīng)，為負極，氨氣在堿性條件下放電生成氮氣與水；
（4）氨可以被雙氧水氧化為游離態(tài)氮，根據(jù)電子守恒和原子守恒書寫配平方程式即可．

解答 解：（1）a．化學(xué)反應(yīng)速率v=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{1.0mol/L}{20min}$=0.050 mol•（L•min）^-1，根據(jù)熱化學(xué)方程式的意義，生成2mol氨氣放出熱量94.4kJ，所以前20min，生成1mol/L的氨氣，放出的熱量是47.2 kJ，故答案為：0.050 mol•（L•min）^-1；47.2 kJ；
b．據(jù)圖示，25℃時氨氣的濃度迅速減小，25min時采取的措施是：將NH₃從反應(yīng)體系中分離出去，故答案為：將NH₃從反應(yīng)體系中分離出去；
c．平衡常數(shù)K等于各生成物平衡濃度系數(shù)次方的乘積和各反應(yīng)物平衡濃度系數(shù)次方之積的比值，反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式為K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）•{c}^{3}（{H}_{2}）}$，時段III條件下帶入相應(yīng)數(shù)據(jù)，反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式為K=$\frac{0．{5}^{2}}{0.7{5}^{3}•0.25}$；故答案為：$\frac{0．{5}^{2}}{0.7{5}^{3}•0.25}$；
（2）a、4NH₃（g）+5O₂?4NO（g）+6H₂O（g）；△H=-905kJ/mol①
4NH₃（g）+3O₂（g）?2N₂（g）+6H₂O（g）；△H=-1268kJ/mol②；
依據(jù)蓋斯定律①-②得到，2N₂（g）+2O₂（g）=4NO（g）△H=+363KJ/mol，則氮氣氧化為NO的熱化學(xué)方程式為：N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）；△H=+181.5 kJ/mol，故答案為：+181.5 kJ/mol；
 b．反應(yīng)①4NH₂（g）+5O₂（g）+6H₂O（g）△H=-905kJ/mol，）；△H＜0且是混亂度增大的反應(yīng)，所以任何條件下，反應(yīng)都自發(fā)進行，故答案為：能；△H＜0且是混亂度增大的反應(yīng)；
（3）由圖可知，A極通入的為氨氣，發(fā)生氧化反應(yīng)，為負極，氨氣在堿性條件下放電生成氮氣與水，電極反應(yīng)式為：2NH₃-6e^-+6OH^-=N₂+6H₂O，
故答案為：負極；2NH₃-6e^-+6OH^-=N₂+6H₂O；
（4）氨被雙氧水氧化為游離態(tài)氮，每mol氨失3mol電子，H₂O₂得電子生成H₂O，每mol得2mol電子，所以氨分子和過氧化氫分子化學(xué)計量數(shù)之比為2：3，再據(jù)原子守恒書寫化學(xué)方程式為：2NH₃+3H₂O₂=N₂+6H₂O，故答案為：2NH₃+3H₂O₂=N₂+6H₂O．

點評 本題考查反應(yīng)熱的計算、化學(xué)平衡條件控制、原電池工作原理等，題目較為綜合，難度不大．