解题思路:(1)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;
(2)①根据温度升高化学平衡向着吸热方向进行;
②根据a、b、c三点的意义来回答;
③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;
(3)结合表中数据,根据v(N2O5)=[△c/△t]求算;
②燃料原电池中,负极上燃料失电子发生氧化反应;先根据化合价判断生成N2O5的电极,再根据离子的放电顺序写出电极反应式.
(1)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=905.0kJ/mol;
故答案为:4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)△H=-905.0kJ/mol;
(2)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反应物氨气的量增加,平衡正向移动,该反应放热,故T2<T1,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=
c2(NH3)
c3(H2)•c(N2)=
1.22
1.23•0.4=2.08,保持容器体积不变,再向容器中加入1mol N2,3mol H2反应达到平衡时,相当于增大压强,氢气的转化率将增大,
故答案为:2.08;增大;
(3)①由图可知,50s内N2O5表示的反应速率=
(5.0−3.5)mol/L
50s═0.03mol•L-1•s-1,二氧化氮表示的反应速率是四氧化二氮的2倍,即为:0.06mol•L-1•s-1,
故答案为:0.06mol•L-1•s-1;
②燃料原电池中,负极上燃料失电子和碳酸根离子反应生成二氧化碳和水,电极反应式为H2+CO32--2e-=CO2+H2O;
N2O5中氮元素的化合价是+5价,而硝酸中氮元素也是+5价.因此应该在左侧生成N2O5,即在阳极区域生成,据电极反应离子放电顺序可知:阴极发生2H++2e-=H2↑的反应,则阳极为N2O4+2HNO3-2e-=2N2O5+2H+.
故答案为:H2+CO32--2e-=CO2+H2O;N2O4+2HNO3-2e-=2N2O5+2H+.
点评:
本题考点: 热化学方程式;化学电源新型电池;反应速率的定量表示方法;产物的百分含量随浓度、时间的变化曲线;化学平衡的计算.
考点点评: 本题主要考查了盖斯定律、化学平衡常数、外界条件对反应速率和平衡的影响、电解池的工作原理知识,难度较大,易错题为(3)②题,会根据化合价的变化确定生成N2O5的电极,根据离子的放电顺序写出相应的电极反应式.