Question

【題目】研究氮及其化合物對化工生產有重要意義。

（1）已知：

①N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H1

②2NH3(g)N2(g)+3H2(g) △H2

③2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H3

則熱化學方程式：4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g)△H=_____（用△H1，△H2，△H3表示）。

（2）在2L密閉絕熱容器中，投入4molN2和6molH2，在一定條件下生成NH3，測得不同溫度下，平衡時NH3的物質的量數據如下表：

①下列能說明該反應已達到平衡狀態的是_____。

A.3v正(H2)=2v逆(NH3)

B.容器內氣體壓強不變

C.混合氣體的密度不變

D.混合氣的溫度保持不變

②溫度T1_____(填“>”<”或“=”）T3。

③在T4溫度下，達到平衡時N2的轉化率為_____。

（3）N2O4為重要的火箭推進劑之一。N2O4與NO2轉換的熱化學方程式為N2O4(g)=2NO2(g) △H。上述反應中，正反應速率v正=k正·p(N2O4)，逆反應速率v逆=k逆·p2(NO2)，其中k正、k逆為速率常數，則該反應的化學平衡常數Kp為____（以k正、k逆表示）。若將一定量N2O4投入真空容器中恒溫恒壓分解（溫度298K、壓強110kPa)，已知該條件下k逆=5×102kPa-1·s-1，當N2O4分解10%時，v逆=_____kPa·s-1。

（4）以連二亞硫酸鹽(S2O42-)為還原劑脫除煙氣中的NO，并通過電解再生，裝置如圖。陰極的電極反應式為_____，電解槽中的隔膜為_____（填“陽”或“陰”）離子交換膜。每處理1molNO，電路中通過電子的物質的量為_____。

Answer 1

【答案】2△H2+3△H3-3△H1 BD < 25% 2×105 2SO32-+4H++2e-=S2O42-+2H2O 陽 2mol

【解析】

(1)運用蓋斯定律計算；

(2)①達到化學平衡時，正逆反應速率相同，各組分濃度保持不變及其衍生的各種關系符合平衡標志；

②反應放熱，根據進行方向判斷；

③根據三段式進行求解；

(3) 根據v正=v逆，得出Kp，再根據題給已知計算平衡時NO2的分壓，然后計算逆反應速率；

(4)陰極上亞硫酸根離子得電子生成S2O42-；陽極上水失電子生成氧氣和氫離子，右側多余的氫離子通過離子交換膜進入左側，利用氧化還原規律，進行計算求解。

(1)根據蓋斯定律①N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H1，②2NH3(g)N2(g)+3H2(g) △H2，③2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H3，將2x②+3x③-3x①得到熱化學方程式：4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g) △H=2△H2+3△H3-3△H1，故答案為：2△H2+3△H3-3△H1；

(2) N2(g) + 3H2(g)2NH3(g) △H<0 ， ①A．NH3、H2表示的正、逆反應速率比不等于化學計量數之比，不能說明反應達到平衡狀態，A項錯誤；

B．該反應是氣體體積減小的反應，建立平衡的過程中氣體物質的量減小，容器內壓強減小，故當容器內壓強不變時，已達到平衡，B項正確；

C．建立平衡過程中氣體質量不變，混合氣體的密度一直不變，密度不能說明反應達到平衡狀態，C項錯誤；

D．該反應為放熱反應，絕熱容器溫度不變時，已經達到平衡；D項正確；故答案為BD；

②反應放熱，溫度升高，平衡逆向進行，生成的氨氣的物質的量會減小， T1時氨氣的物質的量更多，所以溫度低，溫度T1<T3，故答案為：<；

③根據三段式進行求解法：，則N2的轉化率=，故答案為：25%；

(3)上述反應中，正反應速率v正＝k正·p（N2O4），逆反應速率v逆＝k逆·p2（NO2），其中k正、k逆為速率常數，v正=v逆，則Kp=；若將一定量N2O4投入真空容器中恒溫恒壓分解（溫度298K、壓強110kPa），已知該條件下k逆=5×102kPa-1·s-1，當N2O4分解10%時，假設開始有1mol N2O4分解0.1mol，生成0.2mol NO2，，故答案為：；2×105；

(4)陰極上亞硫酸根離子得電子生成S2O42-，電極反應式為2SO32-+4H++2e-=S2O42-+2H2O；陽極上，水失電子生成氧氣和氫離子，右側多余的氫離子通過離子交換膜進入左側，所以交換膜為陽離子交換膜；NO吸收轉化后的主要產物為N2，消耗1mol NO轉移2mol電子，所以電路中轉移電子為2mol，故答案為：2SO32-+4H++2e-=S2O42-+2H2O；陽；2mol。