Question

工業(yè)制硝酸的主要反應為：
4NH₃（g）+5C₂（g）?4NO（g）+6H₂O（g）△H．
（1）已知氫氣的燃燒熱為285.8kJ/mol．
N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol；
H₂O（l）═H₂O（g）△H=+44.0kJ/mol；
N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=+180.6kJ/mol．
則上述工業(yè)制硝酸的主要反應的△H=

 

．
（2）在容積固定的密閉容器中發(fā)生上述反應，容器內部分物質的物質的量濃度如下表：

濃度	c（NH3）（mol/L）	c（O2）（mol/L）	c（NO）（mol/L）
時間
起始	0.8	1.6	0
第2min	0.6	a	0.2
第4min	0.3	0.975	0.5
第6min	0.3	0.975	0.5
第8min	0.7	1.475	0.1

①反應在第2min到第4min時，O₂的平均反應速率為

 

．
②反應在第6min時改變了條件，改變的條件可能是

 

（填序號）．
A．使用催化劑    B．升高溫度    C．減小壓強    D．增加O₂的濃度
③下列說法中能說明4NH₃（g）+5O₂（g）?4NO（g）+6H₂O（g）達到平衡狀態(tài)的是

 

（填序號）．
A．單位時間內生成n mol NO的向時，生成n mol NH₃
B．條件一定，混合氣體的平均相對分子質量不再變化
C．百分含量w（NH₃）=w（NO）
D．反應速率v（NH₃）：v（O₂）：v（NO）：v（H₂O）=4：5：4：6
E．若在恒溫恒壓下容積可變的容器中反應，混合氣體的密度不再變化
（3）某研究所組裝的CH₃OH-O₂燃料電池的工作原理如圖1所示．
①該電池工作時，b口通入的物質為

 

．
②該電池正極的電極反應式為：

 

．
③以此電池作電源，在實驗室中模擬鋁制品表面“鈍化”處理（裝置如圖2所示）的過程中，發(fā)現(xiàn)溶液逐漸變渾濁并有氣泡產(chǎn)生，其原因可能是

 

（用相關的離子方程式表示）．

Answer 1

考點：反應速率的定量表示方法,反應熱和焓變,常見化學電源的種類及其工作原理,化學平衡的影響因素,化學平衡狀態(tài)的判斷

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）根據(jù)蓋斯定律結合已知方程式求算；
（2）①根據(jù)氨氣的濃度變化求出氨氣的速率，再求氧氣的速率；
②先分析圖表，再根據(jù)外界對化學平衡的影響分析；
③根據(jù)達到平衡狀態(tài)，正逆反應速率相等，各組分的濃度、百分含量不再變化，據(jù)此進行判斷；
（3）①在甲醇燃料電池中，燃料甲醇作負極，發(fā)生失電子的氧化反應；
②氧氣作正極，發(fā)生得電子的還原反應；
③根據(jù)電解池的工作原理和雙水解原理知識來回答．

解答： 解：（1）已知反應：①O₂（g）+2H₂（g）═2H₂O（l）△H=-571.6kJ/mol．
                  ②N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol；
                  ③H₂O（l）═H₂O（g）△H=+44.0kJ/mol；
                  ④N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=+180.6kJ/mol；
由蓋斯定律：3×①-2×②+6×③+2×④得到方程 4NH₃（g）+5O₂（g）?4NO（g）+6H₂O（g），
則△H=-571.6×3+92.4×2+44×6+180.6×2=-904.8KJ/mol，
故答案為：-904.8KJ/mol；
（2）①氨氣的平均化學反應速率為v=

△c

△t

=

(0.6000-0.3000)mol/L

2min

=0.15 mol/L．min，同一化學反應同一時間段內，各物質的反應速率之比等于計量數(shù)之比，所以氧氣的平均化學反應速率為：0.15 mol/（L．min）×

5

4

=0.1875mol/（L．min），
故答案為：0.1875mol/（L．min）；
②通過圖表比較第6min和第8min時知，反應物和生成物的反應速率都增大，而且反應物濃度增大，生成物濃度減小，平衡逆移，所以改變的條件是升高溫度，故B正確；
故答案為：B；
③A．單位時間內生成n mol NO為正速率，生成n mol NH₃為逆速率，而且正逆速率之比等于化學計量數(shù)之比，所以能說明反應達到了平衡狀態(tài)，故A正確；
B．該反應是體積增大的反應，氣體的總物質的量逐漸增大，氣體的質量不變，則氣體平均相對分子質量減小，若容器中氣體平均摩爾質量不變，說明正逆反應速率相等，達到了平衡狀態(tài)，故B正確；
C．百分含量w（NH₃）=w（NO），不能說明反應物或生成物的濃度不再變化，所以無法判斷是否達到平衡狀態(tài)，故C錯誤；
D．反應速率v（NH₃）：v（O₂）：v（NO）：v（H₂O）=4：5：4：6，反應開始后始終成立，不能說明反應達到平衡狀態(tài)，故D錯誤；
E．該反應是體積增大的反應，反應過程中氣體的質量不變，所以氣體的密度逐漸減小，當密度不變了，說明反應達到了平衡狀態(tài)，故E正確；
故答案為：ABE；
（3）①根據(jù)裝置可以知道d處生成大量的水，所以c電極是通入的氧氣，b口通入的物質為甲醇，故答案為：CH₃OH；
②d處生成大量的水，所以c電極是通入的氧氣，為正極，發(fā)生電極反應為：O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O，故答案為：O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O；
③在電解池中，金屬鋁為陽極，發(fā)生電極反應：Al-3e^-=Al³⁺，鋁離子會和碳酸氫根離子之間發(fā)生雙水解反應生成氫氧化鋁沉淀和二氧化碳，即Al³⁺+3HCO₃^-=Al（OH）₃↓+3CO₂↑，溶液逐漸變渾濁，故答案為：Al-3e^-=Al³⁺、Al³⁺+3HCO₃^-=Al（OH）₃↓+3CO₂↑；

點評：本題考查了蓋斯定律的應用、反應速率的計算、化學平衡的影響因素、平衡狀態(tài)的判斷、圖表數(shù)據(jù)應用判斷、原電池原理等，難度較大，掌握理解概念和有關原理是解題關鍵．