Question

合成氨工業(yè)對國民經(jīng)濟和社會發(fā)展具有重要的意義．其原理為：
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92．4kJ/mol
據(jù)此回答：
（1）化學平衡常數(shù)K表示可逆反應的進行程度，K值越大，說明

 

（填正、逆）向反應進行程度越大；當反應物或生成物濃度變化時，K

 

（填增大、減小、不變）．
（2）一定條件下合成氨反應的平衡常數(shù)表達式為K=

 

；
溫度升高，合成氨反應的K將

 

（填增大、減小、不變）．
（3）若合成氨反應達到平衡時，c（N₂）=3mol/L，c（H₂）=9mol/L，c（NH₃）=4mol/L．則起始時c（N₂）=

 

 mol/L，平衡時H₂的轉化率為

 

．
（4）1998 年兩位希臘化學家 George Marnellos 和 Michael Stoukides 發(fā)明一種合成氨新方法．在常壓下，將 H₂ 與用 He 稀釋的 N₂ 分別通入一加熱到 570℃的以鍶-鈰-釔-鈣鈦礦多孔陶瓷 （SCY） 為固體電解質的電解池中，用覆蓋在固體電解質內(nèi)外表面的多孔鈀多晶薄膜催化，轉化為氨，H₂轉化率達到 78%．實驗裝置如圖所示．通電后，H₂發(fā)生的電極反應式為：H₂-2e^-=2H⁺，則圖中電源a為

 

極，N₂參加的電極反應式為：

 

．

Answer 1

考點：化學平衡常數(shù)的含義,原電池和電解池的工作原理,化學平衡的計算

專題：化學平衡專題,電化學專題

分析：（1）平衡常數(shù)是衡量化學平衡進行程度的物理量，依據(jù)表達式分析判斷平衡常數(shù)越大，正反應進行程度越大，平衡常數(shù)隨溫度變化不隨濃度變化；
（2）依據(jù)化學方程式書寫平衡常數(shù)表達式，用生成物平衡濃度冪次方乘積除以反應物平衡濃度冪次方乘積，反應是放熱反應升溫平衡逆向進行；
（3）依據(jù)化學平衡三段式列式計算，起始量=消耗量+平衡量，轉化率=

消耗量

轉化量

計算；
（4）依據(jù)圖示裝置，電解池陽極發(fā)生氧化反應，陰極發(fā)生還原反應，據(jù)此判斷并寫出電極反應式．

解答： 解：（1）化學平衡常數(shù)K表示可逆反應的進行程度，K值越大，依據(jù)計算表達式可知，正反應進行程度越大，平衡常數(shù)歲溫度變化，不隨濃度改變，平衡常數(shù)不變；
故答案為：正；不變；
（2）N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），依據(jù)平衡常數(shù)概念K=

c2(NH3)

c(N2)c3(H2)

，反應是放熱反應，升溫平衡逆向進行，平衡常數(shù)減��；
故答案為：

c2(NH3)

c(N2)c3(H2)

；減小；
（3）若合成氨反應達到平衡時，c（N₂）=3mol/L，c（H₂）=9mol/L，c（NH₃）=4mol/L，
              N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始量（mol）  5       15       0
變化量（mol）  2         6         4
平衡量（mol）  3         9         4
起始時c（N₂）=5mol/L，
平衡時H₂的轉化率=

6mol

15mol

×100%=40%
故答案為：5；40%；
（4）由圖可知，氮氣在（3）電極放電生成氨氣，所以電極為陰極，與電源負極相連，a為負極，在電解池中，陰極發(fā)生得電子的還原反應，
氮氣得電子的過程為：N₂+6e^-+6H⁺=2NH₃，
故答案為：負，N₂+6H⁺+6e^-=2NH₃；

點評：本題考查平衡常數(shù)概念和計算應用、平衡常數(shù)影響因素、反應物轉化率、電解池原理的分析判斷等，要求學生具有分析和解決問題的能力，難度中等．