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) ΔH1

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4mol N2和6mol H2，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：

溫度/K	T1	T2	T3	T4
n(NH3)/mol	3.6	3.2	2.8	2.0

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T3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1mol NO，電路中通過電子的物質的量為__。

Answer 1

【答案】2△H2-3△H1+3△H3 BD < 35% 2×105 2HSO3-+4H++2e-=S2O42-+2H2O 陽 2mol

【解析】

(1)已知：①N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH1

②2NH3(g)N2(g)+3H2(g) △H2

③2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H3

利用蓋斯定律，便可求出熱化學方程式：4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g) △H；

(2)①A．3v正(H2)=2v逆(NH3)，則v正(H2)：v逆(NH3)=2：3；

B．容器內氣體壓強不變，則反應前后氣體分子數不變；

C．混合氣體的質量不變、體積不變，密度始終不變；

D．混合氣的溫度保持不變，則反應物的物質的量不再發生改變；

②從T1到T3，n(NH3)減小，說明平衡逆向移動，由此可確定溫度T1與T3的關系；

③T在T3溫度下，可利用三段式，求出達到平衡時N2的轉化率；

(3)平衡時，v正= v逆，由此可求出該反應的化學平衡常數Kp；假設將1mol 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，由反應式N2O4(g)2NO2(g)，可求出生成NO20.2mol，p(NO2)=，由此可求出v逆；

(4)由圖中可以看出，在陰極，SO32-→S2O42-，則陽極應為H2O失電子生成H+和O2，由此可寫出陰極的電極反應式，電解槽中的隔膜類型，在NO吸收柱內發生反應S2O42-+2NO=2SO32-+N2，由此可算出每處理1mol NO，電路中通過電子的物質的量。

(1)已知：①N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH1

②2NH3(g)N2(g)+3H2(g) △H2

③2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H3

利用蓋斯定律，將2×②-3×①+3×③，便可求出熱化學方程式：4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g) △H=2△H2-3△H1+3△H3；答案為：2△H2-3△H1+3△H3；

(2)①A．3v正(H2)=2v逆(NH3)，則v正(H2)：v逆(NH3)=2：3，速率之比不等于化學計量數之比，反應未達平衡，A不合題意；

B．容器內氣體壓強不變，則反應前后氣體分子數不變，反應達平衡狀態，B符合題意；

C．混合氣體的質量不變、體積不變，密度始終不變，不一定達平衡狀態，C不合題意；

D．混合氣的溫度保持不變，則反應物的物質的量不再發生改變，反應達平衡狀態，D符合題意；因此BD符合題意，答案為：BD；

②合成氨反應為放熱反應，從T1到T3，n(NH3)減小，說明平衡逆向移動，從而表明溫度升高，即溫度T1<T3；答案為：<；

③T3溫度下，在2L密閉絕熱容器中，投入4mol N2和6mol H2，平衡時生成NH3 2.8mol，

建立三段式如下：

達到平衡時N2的轉化率為=35%；答案為：35%；

(3)平衡時，v正= v逆，k正·p(N2O4)= k逆·p2(NO2)，該反應的化學平衡常數Kp== ；假設將1mol 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，由反應式N2O4(g)2NO2(g)，可求出生成NO2 0.2mol，p(NO2)=，由此可求出v逆=k逆×p2(NO2)= 5×102kPa-1·s-1×()2=2×105 kPa·s-1；答案為：；2×105；

(4)由圖中可以看出，在陰極，SO32-→S2O42-，則陽極應為H2O失電子生成H+和O2，由此可寫出陰極的電極反應式2HSO3-+4H++2e-=S2O42-+2H2O；因為陽極生成H+，而陰極消耗H+，所以H+應從陽極遷移到陰極，電解槽中的隔膜應為陽離子交換膜；在NO吸收柱內發生反應S2O42-+2NO=2SO32-+N2，依據電子守恒，可算出每處理1mol NO(N 由+2價降為0價)，電路中通過電子的物質的量2mol；答案為：2HSO3-+4H++2e-=S2O42-+2H2O；陽；2mol。