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填空题

一定温度下2L的恒容容器甲中,加入2moL碳和2moLCO2发生如下反应: C(s)+CO2(g) 2CO(g) △H>0

测得容器中CO2的物质的量随时间t的变化关系如图所示。

(1)该反应的ΔS   0(填“>”、“<”或“=”)。在   (填“较高”或“较低”)  温度下有利于该反应自发进行。

(2)列式并计算上述温度下此反应的平衡常数K          。(结果保留一位小数)

(3)向上述平衡体系中再通入CO2,则CO2的转化率    (填增大、减小、不变、无法确定)。

(4)相同温度下,2L的恒容容器丙中加入4moL碳、4moLCO2和4moLCO。开始反应时v(正)     v(逆)(填>、 <、﹦)。

(5)相同温度下,2L的恒容容器乙中加入4moL碳和4moLCO2,达到平衡。请在图中画出乙容器中CO2的物质的量随时间t变化关系的预期结果示意图。(注明平衡时CO2的物质的量)

正确答案

(1)>  较高(2分,各1分)

(2)K=c2(CO)/c(CO2)=1.242/0.38="4.0" (3分)

(3)减少(2分)

(4) >(2分)

(5)如图 (3分)

试题分析:(1)生成物中气体的化学计量数之和大于反应物中气体的化学计量数之和;该反应为吸热反应;

(2)平衡常数是指可逆化学反应达到平衡时,每个产物浓度系数次幂的连乘积与每个反应物浓度系数次幂的连乘积之比;

(3)通入二氧化碳使其浓度增大,平衡向右移动,但其的转化率降低;

(4)因为所以平衡向右移动,正反应速率大于逆反应速率;

(5)因为的浓度增大,所以反应速率加快,达到平衡的时间减少,设消耗Xmol,则有

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填空题

下图是煤化工产业链的一部分,试运用所学知识,解决下列问题:

(1)已知该产业链中某反应的平衡常数表达式为:

它所对应反应的化学方程式为_______。

已知在一定温度下,在同一平衡体系中各反应及平衡常数如下:

则K1、K2、K3之间的关系为_______。

(2)煤化工通常通过研究不同温度下平衡常数以解决各种实际问题。已知等体积的一氧化碳和水蒸气进入反应器时,发生如下反应:, 该反应平衡常数随温度的变化如下:

该反应的逆反应方向是_______反应(填“吸热”或“放热”),若在500℃时进行,设起始时CO和H2O的起始浓度均为0.020mol/L,在该条件下,反应达到平衡时CO的转化率为_______。

(3)甲醇是一种新型的汽车动力燃料,可通过CO和H2化合制备甲醇,该反应的热化学方程式为:

下列描述中能说明上述反应已达平衡的是_______;

A. 容器内气体的平均摩尔质量保持不变

B.

C. 容器中气体的压强保持不变

D. 单位时间内生成n molCO的同时生成2n mol H2

(4)甲醇-空气燃料电池(DMFC)是一种高效能、轻污 染电动汽车的车载电池,其工作原理如下图所示,该燃料电池的电池反应式为,则负极的电极反应式为_______。

(5) CO2在自然界循环时可与CaCO3反应,CaCO3是一种难溶物质,其。 CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合可形成CaCO3沉淀。现将CaCl2溶液与的Na2CO3溶液等体积混合,则生成沉淀时原CaCl2溶液的最小浓度为_______。

正确答案

(11分)(1)C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)(1分); K3=K1∙K2(1分);

(2)吸热(2分);  75% (2分) ; (3)A、C(2分);

(4)CH3OH-6e- +H2O=CO2+6H+ (1分)。

(5)5.6×10—5mo1/L (2分)

试题分析:(1)由平衡常数表达式分析得,所对应反应的化学方程式为C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)。在同一平衡体系中,由化学方程式分析得,K3=K1∙K2

(2)由表中信息得,温度越大平衡常数越小,说明反应物的浓度逐渐增大,故反应为吸热反应。由化学方程式计算得反应达到平衡时CO的转化率为75%

(3)B项:正、逆反应速率之比不与化学计量数之比相等,故错;

D项:同为逆反应速率,故错。

故选AC。

(4)由化学方程式得,CH3OH是负极,故负极的电极反应式为CH3OH-6e- +H2O=CO2+6H+

(5)由反应的化学方程式和计算得,生成沉淀时原CaCl2溶液的最小浓度为5.6×10—5mo1/L。

点评:本题考查的是煤的综合利用、化学平衡、燃料电池和溶解平衡的综合知识,题目难度大,考查学生对基础知识的掌握程度和分析问题、解决问题的能力。

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填空题

水煤气转化反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2 (g)在一定温度下达到化学平衡状态。

完成下列填空:

(1)写出该反应的平衡常数表达式K=________________。

(2)一定温度下,在一个容积不变的密闭容器中发生上述反应,下列说法中能判断该反应达到化学平衡状态的是         (选填编号)。

a.容器中的压强不变         b.1 mol H-H键断裂的同时断裂2 molH-O键

c.v正(CO) = v逆(H2O)        d.c(CO) = c(H2)

(3)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中进行反应,得到如下实验组1和实验组2的数据:

 

①由实验组1的数据可知,平衡时CO的转化率为            %。

②由实验组1和2的数据可分析,压强对该可逆反应的影响是                     

③有了实验组1和2的数据,再设计实验组3,其目的是                         

正确答案

(1) (1分)

(2) b、c   (2分)

(3)①40%(1分)。

②增大压强加快反应速率;增大压强化学平衡不移动(或反应物的转化率不变。合理即可)(2分)。

③温度对化学反应速率的影响;该反应是吸热还是放热反应(温度对化学平衡移动的影响)(2分)

试题分析:(1)可逆反应CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2 (g)的化学平衡常数k=

(2)a.反应前后气体的物质的量不发生变化,容器中始终压强不变,不能说明反应到达平衡,故A错误; b.l molH-H键断裂的同时断裂2mol H-O键,断裂2mol H-O键同时生成l molH-H键,说明反应到达平衡,故B正确; c.根据反应可知,自始至终v(CO)=v(H2O),若v(CO)=v(H2O),则v(H2O)=v(H2O),说明反应到达平衡,故C正确; d.根据反应可知,自始至终c(CO)=c(H2),不能说明反应到达平衡,故D错误;故选:bc;

(3)①、由表中数据可知,实验1组3min到达平衡,平衡时CO的物质的量变化量为4mol-2.4mol=1.6mol,故CO的转化率为1.6/4×100%=40%,故答案为:40;

②、由表中数据可知,实验1组压强为实验2组的2倍,实验1组压强增大到达平衡时缩短,故增大压强反应速率加快,平衡时各组分的物质的量为实验2组的2倍,增大压强反应物转化率不变,化学平衡不移动,故答案为:增大压强反应速率加快;增大压强反应物转化率不变,化学平衡不移动;

③、根据控制变量法分析,实验3与实验1、2组相比温度升高,压强对平衡不影响,故应是探究温度对该反应平衡的影响,对反应速率的影响,

故答案为:探究温度对该反应平衡的影响,对反应速率的影响.

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填空题

工业生产硝酸铵的流程图如下图。请回答

(1)已知:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92 kJ·mol-1

①在500℃、2.02×107Pa和铁催化条件下向一密闭容器中充入1molN2和3molH2,充分反应后,放出的热量______(填“<”“>”“=”)92.4kJ,理由是______________________________。

②为有效提高氢气的转化率,实际生产中宜采取的措施有____________

A.降低温度 B.最适合催化剂活性的适当高温 C.增大压强

D.降低压强 E.循环利用和不断补充氮气 F.及时移出氨

(2) 已知铂铑合金网未预热也会发热。写出氨催化氧化的化学方程式:________________________,该反应的化学平衡常数表达式K=________________,当温度升高时,K值______(填“增大”、“减小”或“无影响”)。

(3)在一定温度和压强的密闭容器中,将平均相对分子质量为8.5的H2和N2混合,当该反应达到平衡时,测出平衡混合气的平均相对分子质量为10,请计算此时H2的转化率(写出计算过程)

___________________________________________

正确答案

(1)①<;在101KPa和298K条件下,1mol氮气和3mol氢气完全反应生成2mol氨气,放出92.4kJ热量,该反应为可逆反应,反应物不能全部变为生成物;又因为反应温度为500℃,所以放出的热量小于92.4kJ

②CEF

(2)4NH3+5O24NO+6H2O; K=;减小

(3)设充入气体总量为1mol,氮气的物质的量为x,则氢气的物质的量为(1-x)。

则有: 28x+2(1-x)=8.5(或用十字交叉法)

解得:N2:x=0.25mol H2:1mol-0.25mol=0.75mol

又设平衡时N2转化的物质的量为y,则

则有:

解得:y=0.075mol

则氢气的转化率为:

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填空题

用氮化硅(Si3N4)陶瓷代替金属制造发动机的耐热部件, 能大幅度提高发动机的热效率。工业上用化学气相沉积法制备氮化硅, 其反应如下: 3SiCl4(g)+2N2(g)+6H2(g) Si3N4(s)+12HCl(g)   ΔH <0

完成下列填空:

(1)在一定温度下进行上述反应, 若反应容器的容积为2 L, 3 min后达到平衡, 测得固体质量增加了2. 80 g, 则转移电子的物质的量为         ,H2的平均反应速率为    mol/(L·min); 该反应的平衡常数表达式K=        

(2)上述反应达到平衡后, 下列说法正确的是    

a. 其他条件不变, 压强增大, 平衡常数K减小     

b. 其他条件不变, 温度升高, 平衡常数K减小

c. 其他条件不变, 增大Si3N4物质的量,平衡向左移动

d. 其他条件不变, 增大HCl物质的量,平衡向左移动

(3)一定条件下, 在密闭恒容的容器中, 能表示上述反应达到化学平衡状态的是    

(4)若平衡时H2和HCl的物质的量之比为, 保持其他条件不变, 降低温度后达到新的平衡时, H2和HCl的物质的量之比   (填“>”、“=”或“<”)。

正确答案

(1)0.24mol  0. 02  (2)bd  (3)ac  (4)< 

试题分析:(1)2.80/(3*28+4*14)*3*4=0.24mol;

2.80/(3*28+4*14)*6/3/2="0.02" mol/(L·min);

平衡常数是指可逆化学反应达到平衡时,每个产物浓度系数次幂的连乘积与每个反应物浓度系数次幂的连乘积之比;

(2)a、温度不变,加压或改变反应物的浓度等平衡常数不变,错误;b、因反应为放热反应,故反应达到平衡后,升高温度,平衡逆向移动,平衡常数K减小,正确;c、其他条件不变,增加固体Si3N4平衡不移动,错误;d、其他条件不变,增大HCl的物质的量,平衡向消耗HCl的逆反应方向移动,d正确。)

(3)利用化学反应速率之比等于化学方程式计量系数比可知a项叙述表示v=v,表示反应达到平衡态,正确;b项均表示正反应,无论反应是否处于平衡态,都成立,错误;c、混合气体密度不变说明溶液中气体质量不变,而平衡移动则气体质量改变,所以c项表示达到平衡态,正确;d项表示的浓度关系与是否平衡无关,错误。

(4)降低温度,平衡正向移动,n(H2)/n(HCl)变小。

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填空题

合成氨技术的创立开辟了人工固氮的重要途径,其研究来自正确的理论指导,合成氨反应的平衡常数K值和温度的关系如下:

 

(1)①写出工业合成氨的化学方程式_________________________________________。

②由上表数据可知该反应为放热反应,理由是_____________________________________。

③理论上,为了增大平衡时H2的转化率,可采取的措施是。(填序号)

a.增大压强              b.使用合适的催化剂

c.升高温度              d.及时分离出产物中的NH3

(2)原料气H2可通过反应 CH4(g) + H2O (g)CO(g) + 3H2(g) 获取,已知该反应中,当初始混合气中的恒定时,温度、压强对平衡混合气CH4含量的影响如下图所示:

①图中,两条曲线表示压强的关系是:P1________P2(填“>”、“=”或“<”)。

②该反应为_____________反应(填“吸热”或“放热”)。

(3)原料气H2还可通过反应CO(g) + H2O(g)CO2 (g) + H2(g) 获取。

①T ℃时,向容积固定为5 L的容器中充入1 mol水蒸气和1 mol CO,反应达平衡后,测得CO的浓度为0.08 mol·L-1,则平衡时CO的转化率为______,该温度下反应的平衡常数K值为_________。

②保持温度仍为T ℃,改变水蒸气和CO的初始物质的量之比,充入容器进行反应,下列描述能够说明体系处于平衡状态的是_____________(填序号)。

a.容器内压强不随时间改变

b.混合气体的密度不随时间改变

c.单位时间内生成a mol CO2的同时消耗a mol H2

d.混合气中n(CO) : n(H2O) : n(CO2) : n(H2) = 1: 16 : 6 : 6

正确答案

(1)①N2 + 3H22 NH3(2分) ② 随温度升高,反应的平衡常数K减小(2分)

③a、d(2分)   (2)①<(2分)②吸热(2分)

(3)①60 %(2分)   9/4或2.25(2分)   ②c和d(2分)

试题分析:(1)①工业上利用氮气和氢气在一定条件下发生化合反应制备氨气,所以工业合成氨的化学方程式为N2 + 3H22 NH3

②根据表中数据可知,随着温度的逐渐升高,平衡常数逐渐减小。这说明升高温度平衡向逆反应方向移动,因此正方应是放热反应。

③合成氨是体积减小的放热的可逆反应,则a、增大压强,平衡向正反应方向移动,氢气的转化率增大,a正确;b、催化剂只能改变反应速率,而不能改变平衡状态,所以使用合适的催化剂不能改变氢气的转化率,b不正确;c、升高温度,平衡向逆反应方向移动,氢气的转化率降低,c不正确;d、及时分离出产物中的NH3,降低生成物浓度,平衡向正反应方向移动,氢气转化率增大,d正确,答案选ad。

(2)①根据方程式可知正方应是体积增大的可逆反应,因此增大压强平衡向逆反应方向移动,甲烷的平衡含量增大。根据图像可知,在温度相同时P2曲线对应的甲烷含量高,所以压强关系是P1<P2

②根据图像可知,在压强恒定时,随之温度的升高,甲烷的含量降低。这说明升高温度平衡向正反应方向移动,即正方应是吸热反应。

(3)①            CO(g) + H2O(g)CO2 (g) + H2(g)

起始浓度(mol/L)  0.2     0.2          0         0

转化浓度(mol/L) 0.12    0.12         0.12      0.12

平衡浓度(mol/L) 0.08    0.08         0.12      0.12

所以根据化学平衡常数是在一定条件下,当可逆反应达到平衡状态时,生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值可知,该温度下平衡常数K=

平衡时CO的转化率=×100%=60%。

②在一定条件下,当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时(但不为0),反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态,称为化学平衡状态,据此可以判断。A、该反应是体积不变的可逆反应,因此反应前后压强始终是不变,所以容器内压强不随时间改变不能说明反应达到平衡状态,a不正确;b、密度是混合气的质量和容器容积的比值,在反应过程中质量和容积始终是不变的,即密度始终是不变的,所以混合气体的密度不随时间改变不能说明反应达到平衡状态,b不正确;c、单位时间内生成a mol CO2的同时必然同时生成amol氢气,又因为消耗a mol H2,这说明正逆反应速率相等,反应达到平衡状态,c正确;d、混合气中n(CO) : n(H2O) : n(CO2) : n(H2) = 1: 16 : 6 : 6,此时Q=,所以反应达到平衡状态,d正确,答案选cd。

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填空题

(10分)直接排放含SO2的烟气会形成酸雨,危害环境。利用钠碱循环法可脱除烟气中的SO2

(1)用化学方程式表示S形成硫酸酸雨的反应方程式            

(2)在钠碱循环法中,Na2SO3溶液作为吸收液,可由NaOH溶液吸收SO2制得,该反应的离子方程式是                        

(3)吸收液吸收SO2的过程中,pH随n(SO3²),n(HSO3)变化关系如下表:

①上表判断NaHSO3溶液显      性,用化学平衡原理解释:             

②当吸收液呈中性时,溶液中离子浓度关系正确的是(选填字母):            

(4)当吸收液的pH降至约为6时,送至电解槽再生。再生示意图如下:

①HSO3-在阳极放电的电极反应式是               

②当阴极室中溶液PH升至8以上时,吸收液再生并循环利用。简述再生原理:        

           

正确答案

(1)SO2+H2OH2SO3   2H2SO3+O22H2SO4

(2)2OH-+ SO2=H2O+SO32- 

(3)①酸性  HSO3-存在:HSO3-H++SO32-和HSO3-+H2OH2SO3+OH-,HSO3-的电离程度强于水解程度。       ②a b

(4)①HSO3-+H2O-2e-= SO42-+3H

②H+在阴极得电子生成H2,溶液中c(H+)降低,促使HSO3-电离生成SO32-,且Na+进入阴极室,吸收液就可以再生。 

试题分析:(1)SO2形成硫酸型酸雨时,二氧化硫和空气中的水、氧气反应得到硫酸:SO2+H2OH2SO3,2 H2SO3+O22H2SO4

(2)二氧化硫被氢氧化钠溶液吸收制备亚硫酸钠溶液时:SO2+2OH- =SO32-+H2O;

(3)根据表中数据,可知,n(SO3²﹣):n(HSO3﹣)=1:91时,溶液的pH值为酸性,故NaHSO3溶液显酸性,在亚硫酸氢钠溶液中HSO3存在:HSO3SO32-+H和HSO3+H2O=H2SO3+OH,HSO3的电离程度强于水解程度,故溶液呈酸性。当吸收液呈中性时,溶液中的c(H)=c(OH),由于溶液中存在着电荷守恒,故c(Na)+c(H)=2c(SO32-)+ c(HSO3)+c(OH),可推出:c(Na)=2c(SO32-)+c(HSO3),a对;由于n(SO₃²﹣):n(HSO₃﹣)=1:1时,溶液的pH值为7.2,故中性时一定有c(HSO3)> c(SO32-),可推出:c(Na)> c(HSO3)> c(SO32-)>c(H)=c(OH),b对;

(4)根据电解槽所示的变化,可知HSO3-在阳极放电的电极反应式是:HSO3-+H2O-2e- =3H++SO42-;H+在阴极得电子生成H2,溶液中的c(H)降低,促使HSO3-电离生成SO32-,且Na+进入阴极室,吸收液得以再生。

点评:本题综合性强,难度较大,主要考查学生分析解决问题的能力

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填空题

(1)常温下,将2种一元酸分别和NaOH溶液等体积混合,实验数据如下:

 

①甲组实验的混合溶液中离子浓度由大到小顺序为                            。由水电离出的c(OHˉ)=                   mol/L。

②乙组实验中HY为强酸,则HY溶液的c1        (填“<”、“=”或“>”)0.1。

(2)汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放,这使NOx的有效消除成为环保领域的重要课题。某研究小组在实验室以Ag-ZSM-5为催化剂,测得NO转化为N2的转化率随温度变化情况和n(NO)/n(CO)比例变化情况如下图。

①为达到NO转化为N2的最佳转化率,应该选用的温度和n(NO)/n(CO)比例分别为                                 

②用CxHy(烃)催化还原NOx也可消除氮氧化物生成无污染的物质。CH4与NO2发生反应的化学方程式为                                                    

(3)工业上一般在恒容密闭容器中采用下列反应合成甲醇:

CO(g)  +  2H2(g)    CH3OH(g)      △H

下表所列数据是该反应在不同温度下的化学平衡常数(K)。

 

①由表中数据判断△H        0(填“<”、“=”或“>”)。

②某温度下,将2molCO和6molH2充入2L的密闭容器中,充分反应10min后,达到平衡时测得c(CO)=0.2mol/L,则此时的温度为          

③请在下列坐标中画出②中求得该温度下CO、H2和CH3OH的浓度随时间变化的曲线,并进行适当的标注。

正确答案

(17分)(1)①c(Na+)>c(Xˉ)>c(OHˉ)>c(H+)(2分)     10ˉ5(2分)  ②=(1分)

(2)①900K(1分,不写单位或900℃不给分)  n(NO)/n(CO)=1(1分,只写1也给分)

②CH4+2NO2CO2+N2+2H2O(2分,化学式错不给分,系数错扣1分,不写条件不扣分,用等号不扣分)

(3)①<(2分)      ②523K(2分,不写单位或523℃不给分)

(3分,每条曲线1分,标注错或坐标数值错不给分)

试题分析:(1)①HX与NaOH恰好完全中和,所得NaX溶液pH=9,说明NaX是强碱弱酸盐,HX是弱酸;由于电离程度NaX>H2O,前者电离出的Xˉ部分水解,则混合溶液中c(Na+)>c(Xˉ)>c(OHˉ)>c(H+);H2OOHˉ+H+,NaX能促进水的电离平衡右移,则水电离出的c(OHˉ)>10ˉ7mol/L,由pH=9可知溶液中c(H+)=10ˉ9mol/L<10ˉ7mol/L,由水的离子积可知,溶液中的c(OHˉ)=Kw/ c(H+)=10ˉ5mol/L>10ˉ7mol/L,所以混合溶液中水电离出的c(OHˉ)=10ˉ5mol/L;②HY是强酸,则NaY是强酸强碱盐,混合溶液pH=7,说明HY与NaOH恰好完全中和,则c(HY)=c(NaOH)=0.1mol/L,所以c1=0.1;(2)①读图可知,相同温度下,n(NO)/n(CO)越大,NO的转化率越小;投料比最小时,温度越高,NO转化率越大,但是 900K时NO转化率已经接近100%,再升高温度,需要消耗更多的能量,NO转化率却增加不大,得不偿失,因此最佳温度和投料比分别为900K、n(NO)/n(CO)=1;②根据题意可知反应产物为CO2、N2、H2O,假设甲烷的系数为1,根据碳、氢、氧、氮原子个数守恒配平可得反应式:CH4+2NO2CO2+N2+2H2O;(3)①根据表中信息推断,升高温度平衡常数减小,前者说明平衡向吸热方向移动,后者说明平衡向逆反应方向移动,则逆反应是吸热反应,所以正反应是△H<0的放热反应;②根据各组分的变化浓度之比等于系数之比,可求平衡浓度:

CO(g)  +  2H2(g)    CH3OH(g)

起始浓度/mol•Lˉ1    1         3              0

变化浓度/mol•Lˉ1    0.8        1.6             0.8

平衡浓度/mol•Lˉ1    0 .2        1.4            0.8

K=c(CH3OH)/[c(CO)•c2(H2)]=" 0.8/[0" .2×1.42]=2.041

与表中数据对比可知,平衡时温度为523K。

③画图要点:a、起点时,t=0,c(CO)=1mol/L,c(H2)=3mol/L,c(CH3OH)=0;b、平衡点或拐点时,t=10min,c(CO)=0.2mol/L,c(H2)=1.4mol/L,c(CH3OH)=0.8mol/L;c、起点至平衡点或拐点时,反应物浓度逐渐减小,生成物浓度逐渐增大,且各组分的变化浓度之比等于化学方程式中相应的系数之比;平衡点或拐点之后,各组分的浓度保持不变。

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填空题

(14分) 在一定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数K与温度t的关系如下: 

t℃

700

800

830

1000

1200

K

0.6

0.9

1.0

1.7

2.6

请回答下列问题:(1)该反应的化学平衡常数K =                 

(2)该反应为        反应。(填“吸热”或“放热”)

(3)800℃,固定容积的密闭容器中,放入混合物,起始浓度为c(CO)="0.01" mol/L, c(H2O)="0.03" mol/L, c(CO2)="0.01" mol/L, c(H2)="0.05" mol/L ,则反应开始时,H2O的消耗速率比生成速率     (填“大”、“小”或“不能确定”)

(4)830℃,在1 L的固定容器的密闭容器中放入2 mol CO2和1 mol H2,平衡后CO2的转化率为       , H2的转化率为       

正确答案

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题型:简答题
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简答题

(1)N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-94.4kJ·mol-1。恒容时,体系中各物质浓度随时间变化的曲线如图示。

①在1L容器中发生反应,前20min内,v(NH3)=         ,放出的热量为        

②25min时采取的措施是                                     

③时段III条件下,反应的平衡常数表达式为                (用具体数据表示)。

(2)电厂烟气脱氮的主反应①:4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(g)   △H<0,副反应②:2NH3(g)+8NO(g)5N2O(g)+3H2O(g) △H>0。平衡混合气中N2与N2O含量与温度的关系如右图。请回答:在400K~600K时,平衡混合气中N2含量随温度的变化规律是                                                          ,导致这种规律的原因是                                                 (任答合理的一条原因)。

(3)直接供氨式燃料电池是以NaOH溶液为电解质的。电池反应为:4NH3+3O2=2N2+6H2O,则负极电极反应式为                                   

正确答案

(16分)有效数字错误或无单位扣1分

(1)①0.050mol•L-1•min-1    (2分)   47.2kJ   (2分)  

② 将NH3从反应体系中分离出去                  (2分)

③                (3分)

(2)随温度升高,N2的含量降低 (2分)   主反应为放热反应,升温使主反应的平衡左移或者副反应为吸热反应,升温使副反应的平衡右移,降低了NH3和NO浓度,使主反应的平衡左移(2分)

(3)2NH3 + 6OH—6e= N2+ 6H2O  (3分)

试题分析:(1)①读图可知,前20min内氨气的浓度由0逐渐增大到1.0mol/L,根据定义式可得,v(NH3)=1.0mol/L÷20min=0.050mol/(L•min),注意保留两位有效数字;氮气由1.0mol/L逐渐减小到0.50mol/L,根据c•V=n可求参加反应的氮气的物质的量,即(1.0—0.50)mol/L1L=0.50mol,由于N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-94.4kJ·mol-1表示1mol氮气反应放出94.4kJ热量,物质的量减半,则放出的热量减半,则 0.50mol氮气反应放出47.2kJ热量;②读图可知,25min时氨气的浓度由1.0mol/L变为0,说明采取的措施是将平衡体系中的氨气及时分离出去,导致氨气的浓度减小,平衡向正反应方向移动,则氨气、氢气的浓度均减小,氨气的浓度由0逐渐增大;③时段III条件下,生成物、反应物的平衡浓度可由图中得出,则氨气、氮气、氢气的平衡浓度分别为0.50mol/L、0.25mol/L、0.75mol/L,代入合成氨的平衡常数表达式可得,K=(0.50mol/L)2/[( 0.25mol/L)×( 0.75mol/L)3];(2)读图可知,在400K~600K时,平衡混合气中氮气含量随温度的升高而降低,而一氧化二氮的含量则随温度升高而增大;观察热化学方程式可知主反应是放热反应,升高温度,导致主反应的平衡左移,所以氮气含量随温度升高而降低(或者副反应为吸热反应,升温使副反应的平衡右移,降低了NH3和NO浓度,使主反应的平衡左移);(3)观察电池总反应式,发现氮元素由—3价升为0价,失去电子,发生氧化反应,而氧元素由0价将为—2价,得到电子,发生还原反应,说明氨气是负极反应物,氧气是正极反应物;根据电子、电荷、原子守恒原理,可以得到NaOH溶液中负极反应式为2NH3 + 6OH—6e= N2+ 6H2O,正极反应式为O2+2H2O+4e="4" OH

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