综合题13.0分
化学

利用N2和H2可以实现NH3的工业合成,而氨又可以进一步制备硝酸,在工业上一般可进行连续生产.请回答下列问题:

18.已知:N2(g)+O2(g) = 2NO(g)            △H=+180.5kJ/mol

N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)     △H=-92.4kJ/mol

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

若有17 g 氨气经催化氧化完全生成一氧化氮气体和水蒸气所放出的热量为        

19.某科研小组研究:在其他条件不变的情况下,改变起始物氢气的物质的量对N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)反应的影响.

实验结果如图所示:

(图中T表示温度,n表示物质的量)

①图像中T2和T1的关系是:T2           T1(填“高于”、“低于”、“等于”“无法确定”)

②比较在a、b、c三点所处的平衡状态中,反应物N2 的转化率最高的是       (填字母).

③在起始体系中加入N2的物质的量为           mol时,反应后氨的百分含量最大;  若容器容积为1L,n=3mol反应达到平衡时H2的转化率为60%,则此条件下(T2), 反应的平衡常数K=                  

20.N2O5是一种新型硝化剂,其性质和制备受到人们的关注

①一定温度下,在恒容密闭容器中N2O5可发生下列反应:

2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g) ΔH>0下表为反应在T1温度下的部分实验数据

则500s内NO2的平均生成速率为                      

②现以H2、O2、熔融盐Na2CO3组成的燃料电池,采用电解法制备N2O5,装置如图所示,其中Y为CO2

写出石墨I电极上发生反应的电极反应式                              

在电解池中生成N2O5的电极反应式为                                  

考察知识点

  • 氮气的化学性质

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第1小题正确答案及相关解析

正确答案

226.3 kJ

解析

N2(g)+O2(g)═2NO(g)△H=+180.5kJ/mol       ①

N2(g)+3H2(g)═2NH3(g)△H=-92.4kJ/mol       ②

2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H=-483.6kJ/mol      ③

由盖斯定律①×2-②×2+③×3得:4NH3(g)+5O2(g)═4NO(g)+6H2O(g)△H=905.2kJ/mol;

则17g 即1mol氨气经催化氧化完全生成一氧化氮气体和水蒸气所放出的热量为1/4×905.2kJ=226.3 kJ,

故答案为:226.3 kJ;

考查方向

本题主要考查了热化学方程式;化学平衡建立的过程;化学平衡的调控作用。

解题思路

根据盖斯定律来求反应的焓变,然后根据反应放出的热量与物质的量成正比;

①根据温度升高化学平衡向着吸热方向进行;

②根据增加氢气的物质的量化学平衡向着正反应方向移动;

③根据a、b、c三点所表示的意义来回答;

④根据反应物的物质的量之比为等于化学计量数之比时,达平衡状态时生成物的百分含量最大;根据化学平衡状态是反应物的转化率最大、生成物的产率最大来回答;先求出各自的平衡浓度,然后根据平衡常数的概念来回答;

⑤根据该反应为放热反应,温度升高,平衡向吸热的方向移动,平衡逆向移动,平衡常数减少;

易错点

1、根据温度升高化学平衡向着吸热方向进行

2、根据反应物的物质的量之比为等于化学计量数之比时,达平衡状态时生成物的百分含量最大。

第2小题正确答案及相关解析

正确答案

① 低于 ② c ③ n/3 ; 2.08

解析

①反应为放热反应,温度升高化学平衡向着吸热方向进行,从T1到T2反应物氮气的量增加,故T1<T2,故答案为:低于;

②b点代表平衡状态,c点又加入了氢气,故平衡向右移动,氮气的转化率增大,故答案为:c;

③当氮气和氢气的物质的量之比为1:3时达平衡状态时氨的百分含量最大,平衡点时产物的产率最大,据图示,当平衡时氢气的物质的量为n,故加入N2的物质的量为n/3,当n=3mol反应达到平衡时H2的转化率为60%,故起始氮气浓度为1,mol/l,变化的氢气浓度为1.8mol/l,变化的氮气浓度为0.6mol/l,平衡时氮气、氢气、氨气的浓度分别是0.4mol/l、1.2mol/l、1.2mol/l,据K===2.08,

考查方向

本题主要考查了热化学方程式;化学平衡建立的过程;化学平衡的调控作用。

解题思路

根据盖斯定律来求反应的焓变,然后根据反应放出的热量与物质的量成正比;

①根据温度升高化学平衡向着吸热方向进行;

②根据增加氢气的物质的量化学平衡向着正反应方向移动;

③根据a、b、c三点所表示的意义来回答;

④根据反应物的物质的量之比为等于化学计量数之比时,达平衡状态时生成物的百分含量最大;根据化学平衡状态是反应物的转化率最大、生成物的产率最大来回答;先求出各自的平衡浓度,然后根据平衡常数的概念来回答;

⑤根据该反应为放热反应,温度升高,平衡向吸热的方向移动,平衡逆向移动,平衡常数减少;

易错点

1、根据温度升高化学平衡向着吸热方向进行

2、根据反应物的物质的量之比为等于化学计量数之比时,达平衡状态时生成物的百分含量最大。

第3小题正确答案及相关解析

正确答案

①0.00592 mol•L-1•s-1

② H2 + CO32--2e  =  CO2  +  H2O

阳极:N2O4 + 2HNO3 - 2e  =  2N2O5  +  2H+

解析

①500s,c(N2O5)变化量为5.00-3.52=1.48mol/L,则v(N2O5)=1.48mol/L /500s=0.00296mol·L-1·s-1,由速率之比等于化学计量数之比可知,v(NO2)=0.00296mol·L-1·s-1×2=0.00592 mol·L-1·s-1;

②氢氧燃料电池中,氢气做负极,发生失电子成为氢离子的反应,在熔融碳酸盐碳酸钠的作用下,电极反应为:H2 + CO32--2e  =  CO2  +  H2O;电 解 池 中阳极为与氧气连接的电极,则阳极的反应为N2O4失去电子生成N2O5,电解质为无水硝酸,则电极反应式为N2O4 + 2HNO3 - 2e  =  2N2O5  +  2H+,故答案为① 0.00592 mol•L-1•s-1  ;② H2 + CO

考查方向

本题主要考查了热化学方程式;化学平衡建立的过程;化学平衡的调控作用。

解题思路

根据盖斯定律来求反应的焓变,然后根据反应放出的热量与物质的量成正比;

①根据温度升高化学平衡向着吸热方向进行;

②根据增加氢气的物质的量化学平衡向着正反应方向移动;

③根据a、b、c三点所表示的意义来回答;

④根据反应物的物质的量之比为等于化学计量数之比时,达平衡状态时生成物的百分含量最大;根据化学平衡状态是反应物的转化率最大、生成物的产率最大来回答;先求出各自的平衡浓度,然后根据平衡常数的概念来回答;

⑤根据该反应为放热反应,温度升高,平衡向吸热的方向移动,平衡逆向移动,平衡常数减少;

易错点

1、根据温度升高化学平衡向着吸热方向进行

2、根据反应物的物质的量之比为等于化学计量数之比时,达平衡状态时生成物的百分含量最大。