Question

工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产，流程如下： （1）工业生产时，制取氢气的一个反应为：CO+H 2 O（g

工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产，流程如下： （1）工业生产时，制取氢气的一个反应为：CO+H 2 O（g）?CO 2 +H 2 ．t℃时，往1L密闭容器中充入0.2mol CO和0.3mol水蒸气．反应建立平衡后，体系中c（H 2 ）=0.12mol?L -1 ．该温度下此反应的平衡常数K=______（填计算结果）．（2）合成培中发生反应N 2 （g）+3H 2 （g）?2NH 3 （g）△H＜0．下表为不同温度下该反应的平衡常数．由此可推知，表中T 1 ______300℃（填“＞”、“＜”或“=”）． T/℃ T 1 300 T 2 K 1.00×10 7 2.45×10 5 1.88×10 3 （3）N 2 和H 2 在铁作催化剂作用下从145℃就开始反应，不同温度下NH 3 产率如图所示．温度高于900℃时，NH 3 产率下降的原因______．（4）在上述流程图中，氧化炉中发生反应的化学方程式为______．（5）硝酸厂的尾气含有氮的氧化物，如果不经处理直接排放将污染空气．目前科学家探索利用燃料气体中的甲烷等将氮的氧化物还原为氮气和水，反应机理为：CH 4 （g）+4NO 2 （g）═4NO（g）+CO 2 （g）+2H 2 O（g）△H=-574kJ?mol -1 CH 4 （g）+4NO（g）═2N 2 （g）+CO 2 （g）+2H 2 O（g）△H=-1160kJ?mol -1 则甲烷直接将N0 2 还原为N 2 的热化学方程式为：______．（6）氨气在纯氧中燃烧，生成一种单质和水，试写出该反应的化学方程式______，科学家利用此原理，设计成氨气一氧气燃料电池，则通入氨气的电极是______ （填“正极”或“负极”）；碱性条件下，该电极发生反应的电极反应式为______．

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Answer 1

（1）根据题意：CO+H 2 O（g）?CO 2 +H 2         初始浓度：0.2     0.3             0      0         变化浓度：0.12    0.12          0.12     0.12     平衡时的浓度：0.08    0.18           0.12    0.12 则K= 0.12×0.12 0.08×0.18 =1，故答案为：1； （2）对于放热反应，温度越高，则化学平衡逆向移动，导致平衡常数减小，所以T 1 ＜300℃，故答案为：＜； （3）对于放热反应，温度升高，则化学平衡向逆向移动，所以氨气的产率减小，故答案为：温度高于900℃时，平衡向左移动； （4）氧化炉中是氨的催化氧反应，方程式为：4NH 3 +5O 2 催化剂 . △ 4NO+6H 2 O，故答案为：4NH 3 +5O 2 催化剂 . △ 4NO+6H 2 O； （5）根据题意：① 1 2 CH 4 （g）+2NO 2 （g）═2NO（g）+ 1 2 CO 2 （g）+H 2 O（g）△H= 1 2 ×（-574kJ?mol -1 ）=-287kJ?mol -1 ； 1 2 CH 4 （g）+2NO（g）═N 2 （g）+ 1 2 CO 2 （g）+H 2 O（g）△H= 1 2 ×（-1160kJ?mol -1 ）=-580kJ?mol -1 ； 根据盖斯定律反应CH 4 （g）+2NO 2 （g）═N 2 （g）+CO 2 （g）+2H 2 O（g）可以看成是①+②，所以△H=-287kJ?mol -1 -580kJ?mol -1 =-867kJ?mol -1 ， 故答案为：CH 4 （g）+2NO 2 （g）═N 2 （g）+CO 2 （g）+2H 2 O（g）△H=-867kJ?mol -1 ； （6）氨气在纯氧中燃烧，生成氮气和水，化学方程式为：4NH 3 +5O 2  点燃  .   =4N 2 +6H 2 O，在燃料电池中，燃料做负极，则通入氨气的电极是负极，碱性条件下，该电极发生反应的电极反应式为NH 3 -6e-+6OH - →N 2 +6H 2 O，故答案为：4NH 3 +5O 2  点燃  .   4N 2 +6H 2 O；负极；NH 3 -6e-+6OH - →N 2 +6H 2 O．