Question

（2010?石景山區(qū)一模）利用N₂和H₂可以實(shí)現(xiàn)NH₃的工業(yè)合成，而氨又可以進(jìn)一步制備硝酸，在工業(yè)上一般可進(jìn)行連續(xù)生產(chǎn)．請回答下列問題：
（1）已知：N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=+180.5kJ?mol^-1
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ?mol^-1
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-483.6kJ?mol^-1
若有17g氨氣經(jīng)催化氧化完全生成一氧化氮?dú)怏w和水蒸氣所放出的熱量為

226.3kJ

；
（2）某科研小組研究在其他條件不變的情況下，改變起始物氫氣的物質(zhì)的量對N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）反應(yīng)的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示：（圖中T表示溫度，n表示物質(zhì)的量）
①圖象中T₁和T₂的關(guān)系是：T₁

＜

T₂（填“＞”、“＜”、“=”或“無法確定”）
②比較在a、b、c三點(diǎn)所處的平衡狀態(tài)中，反應(yīng)物N₂的轉(zhuǎn)化率最高的是

c

（填字母標(biāo)號），
③在起始體系中加入N₂的物質(zhì)的量為

n

3

mol時(shí)，反應(yīng)后氨的百分含量最大．若容器容積為1L，n=3mol反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)H₂的轉(zhuǎn)化率為60%，則此條件下（T₂），反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

2.08（mol?L^-1）^-2

；
（3）N₂O₃是一種新型硝化劑，其性質(zhì)和制備受到人們的關(guān)注．
①一定溫度下，在恒容密閉容器中N₂O₃可發(fā)生下列反應(yīng)：2N₂O₃?4NO₂（g）+O₂△H＞0下表為反應(yīng)在某溫度下的部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)則50s內(nèi)NO₂的平均生成速率為

0.0592mol?L^-1?s^-1

V/s	0	50	100
c（N2O3）/mol?L-1	5.00	3.52	2.48

②現(xiàn)以H₂、O₂、熔融鹽Na₂CO₃組成的燃料電池，采用電解法制備N₂O₃，裝置如圖1所示，其中Y為CO₂．寫出石墨I(xiàn)電極上發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式

H₂+CO₃^2-═CO₂+H₂O+2e^-

Answer 1

分析：（1）根據(jù)蓋斯定律來求反應(yīng)的焓變；
（2）①根據(jù)溫度對化學(xué)平衡移動(dòng)的影響知識來回答；
②根據(jù)a、b、c三點(diǎn)所表示的意義來回答；
③根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)是反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率最大，生成物的產(chǎn)率最大來回答；
（3）根據(jù)反應(yīng)速率v=

△c

△t

來計(jì)算；
（4）根據(jù)氫氧燃料電池放電的規(guī)律和特點(diǎn)來回答．

解答：解：（1）17g氨氣經(jīng)催化氧化完全生成一氧化氮?dú)怏w和水蒸氣的焓變=

1

4

（180.5kJ?mol^-1×2+92.4kJ?mol^-1×2-483.6×3）=-226.3 kJ?mol^-1，故答案為：226.3 kJ；   
（2）①反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高化學(xué)平衡向著吸熱方向進(jìn)行，從T₁到T₂反應(yīng)物氮?dú)獾牧吭黾樱�故T₁＜T₂，故答案為：＜；
 ②b點(diǎn)代表平衡狀態(tài)，c點(diǎn)又加入了氫氣，故平衡向右移動(dòng)，氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率增大，故答案為：c；
 ③當(dāng)?shù)獨(dú)夂蜌錃獾奈镔|(zhì)的量之比為1：3達(dá)平衡狀態(tài)時(shí)，氨的百分含量最大，平衡點(diǎn)時(shí)產(chǎn)物的產(chǎn)率最大，據(jù)圖示，當(dāng)平衡時(shí)氫氣的物質(zhì)的量為n，故加入N₂的物質(zhì)的量為

n

3

，當(dāng)n=3mol反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，H₂的轉(zhuǎn)化率為60%，故起始氮?dú)鉂舛葹?mol/l，變化的氫氣濃度為1.8mol/l，變化的氮?dú)鉂舛葹?.6mol/l，平衡時(shí)氮?dú)狻�氫氣、氨氣的濃度分別是0.4mol/l、1.2mol/l、1.2mol/l，據(jù)k=

[NH3]2

[H2]3?[N2]

=

1.22

1.23?0.4

=2.08 （mol?L^-1）^-2，故答案為：

n

3

； 2.08（mol?L^-1）^-2；
（3）①50s內(nèi)N₂O₃的濃度變化量為1.48mol?L^-1，故NO₂的濃度變化量為2.96mol?L^-1，據(jù)v=

△c

△t

=

2.96mol/l

50s

=0.0592mol?L^-1?s^-1，故答案為：0.0592mol?L^-1?s^-1；  
②氫氧燃料電池中，氫氣做負(fù)極，發(fā)生失電子成為氫離子的反應(yīng)，在熔融鹽Na₂CO₃的作用下，電極反應(yīng)為：H₂+CO₃^2-═CO₂+H₂O+2e^-，故答案為：H₂+CO₃^2-═CO₂+H₂O+2e^-．

點(diǎn)評：本題是熱化學(xué)和電化學(xué)的知識相結(jié)合的題目，難度較大，考查學(xué)生解決和分析問題的能力．