Question

【題目】氨氣是重要的化工原料。

(1)已知： N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H= +180.5kJ·mol-1

4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g) △H= -905kJ·mol-1

2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H= -483.6kJ·mol-1

寫出氨氣在高溫高壓催化劑條件下生成氮氣和氫氣的熱化學(xué)方程式：_____________________；如果在1 L密閉容器中，3mol NH3在等溫條件下充分反應(yīng)，2min后達到平衡，平衡時吸收的熱量為92.4 kJ ，則在這段時間內(nèi)v(H2)=___________________；保持溫度不變，將起始NH3的物質(zhì)的量調(diào)整為8 mol，平衡時NH3的轉(zhuǎn)化率為_________________。

(2)氨氣在純氧中燃燒，生成一種單質(zhì)和水，試寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：___________________，科學(xué)家利用此原理，設(shè)計成氨氣一氧氣燃料電池，則通入氨氣的電極是_____________(填“正極”或“負(fù)極”)；堿性條件下，該電極發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為______________________________________。

(3)一定條件下，某密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) △H<0。在一定體積的密閉容器中，為使該反應(yīng)的反應(yīng)速率增大，且平衡向正反應(yīng)方向移動，下列措施中可采用的是____________(填字母代號)。

a．增大壓強 b．適當(dāng)升高溫度 c．增大O2的濃度 d．選擇高效催化劑

(4)如果某氨水的電離程度為1%，向濃度為0.01 mol/L MgCl2溶液中滴加氨水，則開始產(chǎn)生沉淀時(忽略溶液體積變化)溶液中的NH3·H2O的濃度為______________(已知Ksp[Mg(OH)2]=4.010-12])。

Answer 1

【答案】2NH3(g)N2(g)+ 3H2(g) ΔH＝ +92.4 kJ/ mol 1.5 mol·L-1·min-1 50% 4NH3+3O2 == 2N2+6H2O 負(fù)極 2NH3+6OH--6e- = N2+6H2O C 0.002 mol/L

【解析】

(1)已知：①N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H=+180.5kJmol-1，②4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)△H=-905kJmol-1，③2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=-483.6kJmol-1，根據(jù)蓋斯定律，(②-①×2-③×3)÷2可得：2NH3(g)N2(g)+3H2(g)，由此計算△H；

如果在1L密閉容器中，3mol NH3 在等溫條件下充分反應(yīng)，平衡時的反應(yīng)熱為92.4kJ，說明反應(yīng)的氨氣為2mol，則：

2NH3(g)N2(g)+3H2(g)

起始量(mol)：3 0 0

變化量(mol)：2 1 3

平衡量(mol)：1 1 3

根據(jù)v=計算v(H2)；

保持溫度不變，平衡常數(shù)不變，根據(jù)K=計算平衡常數(shù)，將起始NH3的物質(zhì)的量調(diào)整為8mol，設(shè)轉(zhuǎn)化的氨氣物質(zhì)的量為xmol，表示出平衡時各組分物質(zhì)的量，再結(jié)合平衡常數(shù)列方程計算解答；

(2)氨氣在純氧中燃燒，生成一種單質(zhì)和水，應(yīng)生成氮氣與水；氨氣--氧氣燃料電池，燃料在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，則通入氨氣的電極是負(fù)極，堿性條件下，生成氮氣與水；

(3)a．增大壓強，反應(yīng)速率增大，平衡向氣體體積減小的方向移動；

b．適當(dāng)升高溫度，反應(yīng)速率增大，平衡向吸熱反應(yīng)移動；

c．增大反應(yīng)物氧氣的濃度，平衡正向進行，反應(yīng)速率增大；

d．選擇高效催化劑只能改變化學(xué)反應(yīng)速率，但不影響化學(xué)平衡；

(4)溶液中c(Mg2+)=0.01mol/L，根據(jù)溶度積常數(shù)Ksp=c(Mg2+)×c2(OH-)=4.0×10-12 ，計算c(OH-)，氨水的濃度=。

(1)已知：①N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H=+180.5kJmol-1，②4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)△H=-905kJmol-1，③2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=-483.6kJmol-1，依據(jù)蓋斯定律，(②-①×2-③×3)÷2可得：2NH3(g)N2(g)+3H2(g)，△H=+92.4 kJmol-1；

如果在1L密閉容器中，3mol NH3 在等溫條件下充分反應(yīng)，平衡時的反應(yīng)熱為92.4kJ，說明反應(yīng)的氨氣為2mol，則：

2NH3(g)N2(g)+3H2(g)

起始量(mol)：3 0 0

變化量(mol)：2 1 3

平衡量(mol)：1 1 3

v(H2)==1.5mol/(Lmin)；

平衡常數(shù)K===27，保持溫度不變，平衡常數(shù)不變，將起始NH3的物質(zhì)的量調(diào)整為8mol，設(shè)轉(zhuǎn)化的氨氣物質(zhì)的量為xmol，則：

2NH3(g)N2(g)+3H2(g)

起始量(mol)：8 0 0

變化量(mol)：x 0.5x 1.5x

平衡量(mol)：8-x 0.5x 1.5x

則=27，解得x=4 ，平衡時氨氣的轉(zhuǎn)化率=×100%=50%；

(2)氨氣在純氧中燃燒，生成一種單質(zhì)和水，應(yīng)生成氮氣與水，反應(yīng)的化學(xué)方程式：4NH3+3O2 2N2+6H2O；氨氣--氧氣燃料電池，燃料在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，則通入氨氣的電極是負(fù)極，堿性條件下生成氮氣與水，該電極發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為：2NH3+6OH--6e-=N2+6H2O；

(3)a．反應(yīng)是氣體體積增大的反應(yīng)，增大壓強，反應(yīng)速率增大，平衡逆向進行，故a不符合；b．反應(yīng)是放熱反應(yīng)，適當(dāng)升高溫度，反應(yīng)速率增大，平衡逆向進行，故b不符合；c．增大O2的濃度，平衡正向進行，反應(yīng)速率增大，故c符合；d．選擇高效催化劑只能改變化學(xué)反應(yīng)速率，但不改變化學(xué)平衡，故d不符合；故答案為c；

(4)如果某氨水的電離程度為1%，濃度為0.01mol/LMgCl2溶液滴加氨水至開始產(chǎn)生沉淀時(不考慮溶液體積變化)，{已知Ksp[Mg(OH)2]=4.0×10-12]}，則依據(jù)：溶度積常數(shù)Ksp=c(Mg2+)×c2(OH-)=4.0×10-12 ，溶液中c(Mg2+)=0.01mol/L，則c(OH-)=2×10-5mol/L，氨水的濃度==0.002mol/L。