Question

6．氨可用于制取氨水、液氮、氮肥（尿素、碳銨等）、硝酸、銨鹽、純堿等，因此被廣泛應(yīng)用于化工、輕工、化肥、制藥、合成纖維、塑料等行業(yè)中，最重要的化工產(chǎn)品之一．
（1）以甲烷為原料可制得合成氨氣用的氫氣．圖1是一定溫度、壓強(qiáng)下，CH₄（g）與H₂O（g）反應(yīng)生成CO（g）和2mol H₂（g）的能量變化示意圖，寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）△H=3（E₂-E₁）（△H用E₁、E₂、E₃表示）．
（2）CO可使合成氨的催化劑中毒而失去活性，因此工業(yè)上常用乙酸二氨合銅（I）溶液來吸收原料氣體中的CO，反應(yīng)原理：[Cu（NH₃）₂CH₃COO]（l）+CO（g）+NH₃（g）?[Cu（NH₃）₃]CH₃COO•CO（l）△H＜0，
吸收后的乙酸銅氨溶液經(jīng)過適當(dāng)處理后可再生而恢復(fù)其吸收CO的能力，則再生的適宜條件是B（填字母序號(hào)）．
A．高溫、高壓        B．高溫、低壓        C．低溫、低壓       D．低溫、高壓

（3）已知N₂（g）+3H₂?2NH₃（g）△H=-94.4kJ•mol^-1，恒容時(shí)，體系中各物質(zhì)濃度隨時(shí)間變化的曲線如圖2所示，各時(shí)間段最終均達(dá)平衡狀態(tài)．
①在2L容器中發(fā)生反應(yīng)，時(shí)段Ⅰ放出的熱量為94.4kJ．
②25min時(shí)采取的某種措施是將NH₃從反應(yīng)體系中分離出去．
③時(shí)段Ⅲ條件下反應(yīng)的平衡常數(shù)為2.37．（保留3位有數(shù)字）
（4）電化學(xué)降解N的原理如圖3所示．電源正極為A（填“A”或“B”），陰極反應(yīng)式為2NO₃^-+10e^-+12H⁺=N₂+6H₂O．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)圖示信息，反應(yīng)物的能量低于產(chǎn)物的能量，所以反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，反應(yīng)熱等于產(chǎn)物的能量和反應(yīng)物的能量之差；
（2）依據(jù)平衡移動(dòng)方向分析判斷需要的條件，反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng)，平衡逆向進(jìn)行是再生的原理，再生的適宜條件是高溫低壓；
（3）①根據(jù)達(dá)到平衡時(shí)生成氨氣的物質(zhì)的量及熱化學(xué)方程式N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；△H=-94.4kJ•mol^-1計(jì)算出放出的熱量；
②25min時(shí)氨氣的物質(zhì)的量變?yōu)?，而氮?dú)夂蜌錃獾奈镔|(zhì)的量不變；
③計(jì)算時(shí)段Ⅲ條件下達(dá)到平衡時(shí)各組分的濃度，可計(jì)算平衡常數(shù)；
（4）根據(jù)圖知，Ag-Pt電極上硝酸根離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，則Pt電極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，Pt電極為陽極、Ag-Pt電極為陰極；酸性條件下，陰極上硝酸根離子得電子和氫離子反應(yīng)生成氮?dú)夂退��?/p>

解答 解：（1）根據(jù)圖示信息，反應(yīng)物的能量低于產(chǎn)物的能量，所以反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，反應(yīng)熱等于產(chǎn)物的能量和反應(yīng)物的能量之差，即CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）△H=3（E₂-E₁），
故答案為：CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）△H=3（E₂-E₁）；
（2）吸收CO后的乙酸銅氨液經(jīng)過適當(dāng)處理后又可再生，恢復(fù)其吸收CO的能力以供循環(huán)使用，依據(jù)化學(xué)平衡[Cu（NH₃）₂CH₃COO]（l）+CO（g）+NH₃（g）?[Cu（NH₃）₃]CH₃COO•CO（l）；△H＜0，反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng)，平衡逆向進(jìn)行是再生的原理，再生的適宜條件是高溫低壓，
故答案為：B；
（3）①根據(jù)圖象可知，達(dá)到平衡時(shí)生成的氨氣的物質(zhì)的量為：1.00 mol/L×2L=2.00mol，根據(jù)N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；△H=-94.4kJ•mol^-1可知生成2.00mol氨氣放出的熱量為94.4kJ，
故答案為：94.4kJ；
②25min時(shí)氨氣的物質(zhì)的量迅速變?yōu)?而氮?dú)�、氫氣的物質(zhì)的量不變，之后氮?dú)�、氫氣的物質(zhì)的量逐漸減小，氨氣的物質(zhì)的量逐漸增大，說明25min時(shí)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；
③時(shí)段Ⅲ條件下，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)為：K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{{c}^{3}（{H}_{2}）c（{N}_{2}）}$=$\frac{0.5{0}^{2}}{0.7{5}^{3}×0.25}$≈2.37，
故答案為：2.37；
（4）根據(jù)圖知，Ag-Pt電極上硝酸根離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，則Pt電極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，Pt電極為陽極、Ag-Pt電極為陰極；酸性條件下，陰極上硝酸根離子得電子和氫離子反應(yīng)生成氮?dú)夂退�，所以A為電源正極，陰極反應(yīng)式為2NO₃^-+10e^-+12H⁺=N₂+6H₂O，
故答案為：A；2NO₃^-+10e^-+12H⁺=N₂+6H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算、電解原理、影響化學(xué)平衡的因素等知識(shí)點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生分析、計(jì)算能力，正確分析圖象及靈活運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理是解本題關(guān)鍵，難點(diǎn)是電解池中電極反應(yīng)式的書寫．