Question

（2010?石景山區一模）利用N₂和H₂可以實現NH₃的工業合成，而氨又可以進一步制備硝酸，在工業上一般可進行連續生產．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氨氣經催化氧化完全生成一氧化氮氣體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的量對N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）反應的影響，實驗結果如圖2所示：（圖中T表示溫度，n表示物質的量）
①圖象中T₁和T₂的關系是：T₁

＜

T₂（填“＞”、“＜”、“=”或“無法確定”）
②比較在a、b、c三點所處的平衡狀態中，反應物N₂的轉化率最高的是

c

（填字母標號），
③在起始體系中加入N₂的物質的量為

n

3

mol時，反應后氨的百分含量最大．若容器容積為1L，n=3mol反應達到平衡時H₂的轉化率為60%，則此條件下（T₂），反應的平衡常數K=

2.08（mol?L^-1）^-2

；
（3）N₂O₃是一種新型硝化劑，其性質和制備受到人們的關注．
①一定溫度下，在恒容密閉容器中N₂O₃可發生下列反應：2N₂O₃?4NO₂（g）+O₂△H＞0下表為反應在某溫度下的部分實驗數據則50s內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電極上發生反應的電極反應式

H₂+CO₃^2-═CO₂+H₂O+2e^-

Answer 1

分析：（1）根據蓋斯定律來求反應的焓變；
（2）①根據溫度對化學平衡移動的影響知識來回答；
②根據a、b、c三點所表示的意義來回答；
③根據化學平衡狀態是反應物的轉化率最大，生成物的產率最大來回答；
（3）根據反應速率v=

△c

△t

來計算；
（4）根據氫氧燃料電池放電的規律和特點來回答．

解答：解：（1）17g氨氣經催化氧化完全生成一氧化氮氣體和水蒸氣的焓變=

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反應為放熱反應，溫度升高化學平衡向著吸熱方向進行，從T₁到T₂反應物氮氣的量增加，故T₁＜T₂，故答案為：＜；
 ②b點代表平衡狀態，c點又加入了氫氣，故平衡向右移動，氮氣的轉化率增大，故答案為：c；
 ③當氮氣和氫氣的物質的量之比為1：3達平衡狀態時，氨的百分含量最大，平衡點時產物的產率最大，據圖示，當平衡時氫氣的物質的量為n，故加入N₂的物質的量為

n

3

，當n=3mol反應達到平衡時，H₂的轉化率為60%，故起始氮氣濃度為1mol/l，變化的氫氣濃度為1.8mol/l，變化的氮氣濃度為0.6mol/l，平衡時氮氣、氫氣、氨氣的濃度分別是0.4mol/l、1.2mol/l、1.2mol/l，據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，氫氣做負極，發生失電子成為氫離子的反應，在熔融鹽Na₂CO₃的作用下，電極反應為：H₂+CO₃^2-═CO₂+H₂O+2e^-，故答案為：H₂+CO₃^2-═CO₂+H₂O+2e^-．

點評：本題是熱化學和電化學的知識相結合的題目，難度較大，考查學生解決和分析問題的能力．