Question

氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用．请回答下列问题：（1）

氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用．请回答下列问题：（1）用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染．例如：CH4（g）+4NO2（g）=4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H1=-574kJ?mol-1CH4（g）+4NO（g）=2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H2若1mol CH4还原NO2至N2，整个过程中放出的热量为867kJ，则△H2=______；（2）工业合成氨气需要的反应条件非常高且产量低，而一些科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷（能传递H+ ）实现氨的电化学合成，从而大大提高了氮气和氢气的转化率．电化学合成氨过程的总反应式为：N2+3H2 通电 .一定条件 2NH3，则在电化学合成氨的过程中，阴极反应式为______；（3）在一定条件下，将l mol N2与3mol H2混合于一个10L密闭容器中，反应达到平衡时，A点混合气体中氨占25%，试回答：①N2的转化率为______；②右图中在状态A时，平衡常数 KA______（填写代入数值的表达式，不要求算出具体数值）；当温度由T1变化到T2时，KA______ KB（填“＞”、“＜”或“=”）．③在容积固定的密闭容器中发生上述反应，各物质的浓度如下表： 时间/min浓度/mol．L c （N2） c （H2） c （NH3） 0 0.6 1.8 0 3 0.52 x 0.16 6 0.36 1.08 0.48 9 0.36 1.08 0.48反应从0min到3min之间，H2的反应速率为______；反应在3min时，条件发生了改变，改变的条件可能是______ （填序号）．a．使用催化剂 b．降低温度 c．增加H2的浓度．

Answer 1

（1）CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₁=-574kJ?mol^-1    ①
        CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₂                ②
根据盖斯定律得：2CH₄（g）+4NO₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）+2N₂（g）△H₁+△H₂                    
而 1mol CH₄还原NO₂至N₂，整个过程中放出的热量为867kJ，所以△H₁+△H₂=-1734kJ?mol^-1，则△H₂=-1734kJ?mol^-1+574kJ?mol^-1=-1160 kJ?mol^-1，故答案为：-1160kJ?mol^-1；        
（2）阴极得电子发生还原反应：N₂+6H⁺+6e^-=2NH₃，故答案为：N₂+6H⁺+6e^-=2NH₃
（3）①N₂ +3H₂   

通电      .

一定条件

   2NH₃
起始（mol）      1         3                    0
反应（mol）      a         3a                   2a
平衡（mol）     1-a       3-3a                  2a
因混合气体中氨占25%，则

2a

(1?a)+(3?3a)+ 2a

×100%=25%，解得：a=0.4，
N₂的转化率为

0.4

1

×100%=40%，故N₂的转化率为40%；
②平衡常数 K_A=

C2(NH3)

C(N2 )C3(H2)

=

0.082

0.06×0.183

，故答案为：

0.082

0.06×0.183

；升高温度平衡向吸热的方向移动，即逆反应方向移动，平衡常数减小，故答案为：＞；
③N₂的反应速率为V=

△C

△t

=

0.08

3

mol?L^-1?min^-1_，而V（H₂）=3V（N₂）=0.08 mol?L^-1?min^-1，
故答案为：0.08 mol?L^-1?min^-1；
③根据表可知第2min是平衡建立过程，反应速率加快，H₂的量没有增加，根据外界条件对化学反应速率的影响，可知使用催化剂、升高温度均可，增加H₂的浓度是不可，故选：a；