Question

6．已知在容積固定的密閉容器中充入NH₃和O₂發生如下反應：4NH₃（g）+5O₂（g）?4NO（g）+6H₂O（g）
（1）下列能說明該反應已經達到平衡狀態的是BDE；
A．容器中氣體總質量不變    B．c（O₂）不變   C．υ（O₂）=1.25υ（NH₃）
D．體系壓強不變     E．相同時間內，消耗0.1mol NH₃，同時消耗了0.1mol NO
（2）向該容器中加入正催化劑，則反應速率增大（選填“增大”、“減小”、“不變”，下同），降低容器的溫度則反應速率減小，通入Ar，則反應速率不變．
（3）若反應在絕熱密閉系統中進行時，其余條件不變，反應速率是先增大后減小，其原因是C．
A．反應體系溫度先升高后降低，所以反應速率是先增大后減小
B．反應物濃度先升高后降低，所以反應速率先增大后減小
C．該反應為放熱反應，在反應開始階段，主要受體系溫度升高的影響，反應速率增大；在反應后階段，主要受濃度減小因素的影響，反應速率減慢
（4）1mol NH₃（g）在純氧中完全燃燒生成無污染的氣態物質，放出akJ的熱量．寫出該反應的熱化學方程式6NH₃（g）+3O₂（g）$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$3N₂（g）+6H₂O（g）△H=-6aKJ/mol
（5）若將（4）所述反應設計為原電池，負極反應式2NH₃-6e^-+6OH^-=N₂+6H₂O或2NH₃-6e^-=N₂+6H⁺．

Answer 1

分析 （1）根據化學平衡狀態的特征：逆、定、動、變、等來判斷化學反應是否達到平衡；當化學反應達到平衡狀態時，正逆反應速率相等，各物質的濃度不再發生變化，由此衍生的一些物理性不變，以此解答該題；
（2）催化劑能夠加快反應速率，降溫反應速率減慢，容器體積不變時通入稀有氣體反應速率不變；
（3）根據該反應為放熱反應，反應過程中溫度升高，此條件下比原平衡溫度高進行分析反應速率變化；隨后濃度變化成為影響反應速率的主要因素；
（4）根據熱化學方程式的書寫方法可知，物質的物質的量與反應放出的熱量成正比，氨氣在純氧中完全燃燒生成無污染的氣態物質應為氮氣和水；
（5）原電池的負極發生氧化反應，氨氣在負極反應生成氮氣．

解答 解：（1）A．反應前后都是氣體，氣體質量始終不變，故A錯誤；
B．c （O₂）不變，說明正逆反應速率相等，達到了平衡狀態，故B正確；
C．v（O₂）=1.25v（NH₃），沒有告訴是正逆反應速率，無法判斷是否達到平衡狀態，故C錯誤；
D．該反應是體積縮小的反應，反應過程中氣體的物質的量逐漸減小，壓強逐漸減小，若體系壓強不變，說明正逆反應速率相等，達到了平衡狀態，故D正確；
E．相同時間內，消耗0.1mol NH₃，同時消耗了0.1mol NO，說明正逆反應速率相等，反應達到平衡狀態，故E正確；
故答案為：BDE；
（2）在容器中加入正催化劑，正反應速率和逆反應速率都增大，平衡不發生移動；降低溫度，正逆反應速率同時減小，容器體積不變充入Ar，各組分濃度不變，反應速率不變，
故答案為：增大；減小；不變；
（3）由于該反應為放熱反應，若在容積固定的絕熱密閉容器中發生上述反應，其余條件不變，反應過程中反應體系的溫度高于原反應，所以正逆反應速率都增大，隨后因濃度減小成為影響的主要因素，所以反應減慢，
故答案為：C；
（4）氨氣在純氧中完全燃燒生成無污染的氣態物質應為氮氣和水，1mol氨氣燃燒放熱aKJ，則熱化學方程式為6NH₃（g）+3O₂（g） $\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$3N₂（g）+6H₂O（g）△H=-6aKJ/mol，故答案為：6NH₃（g）+3O₂（g） $\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$3N₂（g）+6H₂O（g）△H=-6aKJ/mol；
（5）負極是氨氣在反應，在堿性環境中反應的電極反應式為2NH₃-6e^-+6OH^-=N₂+6H₂O，酸性環境中的電極反應式為2NH₃-6e^-=N₂+6H⁺，故答案為：2NH₃-6e^-+6OH^-=N₂+6H₂O或  2NH₃-6e^-=N₂+6H⁺．

點評 本題考查了化學平衡狀態的判斷、化學平衡的影響因素、影響化學反應速率的因素，題目難度中等，注意掌握判斷化學平衡狀態的方法，試題培養了學生的分析、理解能力及靈活應用所學知識的能力．