Question

【題目】氨是氮循環(huán)過程中的重要物質(zhì)，氨的合成是目前普遍使用的人工固氮方法。

（1）根據(jù)如圖提供的信息，寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式____________________________，下圖的曲線中________（填“a” 或“b”）表示加入鐵觸媒（催化劑）的能量變化曲線。

（2）在恒容容器中，下列描述中能說明上述反應(yīng)已達(dá)平衡的是_____________。

A．3υ(H2)正＝2υ(NH3)逆

B．單位時(shí)間內(nèi)生成n molN2的同時(shí)生成2n molNH3

C．容器內(nèi)氣體的密度不隨時(shí)間的變化而變化

D．容器內(nèi)壓強(qiáng)不隨時(shí)間的變化而變化

（3）500℃、50MPa時(shí)，在容積為1 L的容器中加入1 mol N2、3 mol H2，反應(yīng)達(dá)平衡后測得平衡常數(shù)為K，此時(shí)N2的轉(zhuǎn)化率為a。則K和a的關(guān)系是K＝_______________。

（4）為了尋找合成NH3的適宜條件，某同學(xué)設(shè)計(jì)了三組實(shí)驗(yàn)（如下表），請?jiān)谙卤砜崭裉幪钊胂鄳?yīng)的實(shí)驗(yàn)條件及數(shù)據(jù)。

實(shí)驗(yàn)編號	T(℃)	n (N2)/n(H2)	P(MPa)
ⅰ	450		1
ⅱ	______		10
ⅲ	480	______	10

（5）1998年希臘亞里斯多德大學(xué)的兩位科學(xué)家采用高質(zhì)子導(dǎo)電性的SCY陶瓷（能傳遞H+），實(shí)現(xiàn)了高溫常壓下高轉(zhuǎn)化率的電解合成氨。其實(shí)驗(yàn)裝置如圖。陰極的電極反應(yīng)式為________________________。

Answer 1

【答案】N2(g) + 3H2(g)2NH3(g)；ΔH＝－92 kJ·mol-1 b B D 450 N2＋6H+＋6e－＝2NH3

【解析】

（1）由圖1可知，1molN2（g）與3molH2（g）完全反應(yīng)生成2molNH3（g）的反應(yīng)熱為508kJ/mol-600kJ/mol=-92kJ/mol，所以合成氨的熱化學(xué)反應(yīng)方程式為N2（g）+3H2（g）2NH3（g）△H═-92kJ/mol，催化劑能降低反應(yīng)的活化能，b活化能較低；

（2）A．3υ（H2）正=2υ（NH3）逆說明：v （NH3）逆：v （H2）正═3：2不等于對應(yīng)化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，即正反應(yīng)速率不等于逆反應(yīng)速率，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；

B．單位時(shí)間內(nèi)生成n mol N2的同時(shí)生成2n molNH3說明正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率，選項(xiàng)B正確；

C．體積不變，氣體的質(zhì)量不變，密度也會不變，用密度不變無法區(qū)分非平衡狀態(tài)和平衡狀態(tài)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；

D．反應(yīng)N2（g）+3H2（g）2NH3（g）是反應(yīng)前后氣體的總物質(zhì)的量不相等的反應(yīng)，當(dāng)體積固定時(shí)，根據(jù)阿伏伽德羅定律可知，溫度、體積相同時(shí)，氣體的物質(zhì)的量之比等于壓強(qiáng)之比，容器內(nèi)氣壓不隨時(shí)間變化，說明氣體的總物質(zhì)的量不再發(fā)生變化，即說明可逆反應(yīng)達(dá)到了化學(xué)平衡狀態(tài)，選項(xiàng)D正確。

答案選BD；

（3）根據(jù)題意： N2（g）+3H2（g）2NH3（g），

初始物質(zhì)的量濃度mol/L： 1 3 0

變化物質(zhì)的量濃度mol/L： a 3a 2a

平衡物質(zhì)的量濃度mol/L： 1-a 3-3a 2a

則平衡常數(shù)為K==；

（4）該實(shí)驗(yàn)為了尋找合成NH3的適宜條件，ⅱ應(yīng)只改變壓強(qiáng)，ⅲ應(yīng)只改變溫度，所以應(yīng)填入的數(shù)據(jù)為：450；；

（5）電解池的陰極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，在合成氨反應(yīng)中，氮?dú)獾秒娮樱�所以陰極電極反應(yīng)為N2+6H+ +6e－=2NH3。