Question

氮是地球上含量豐富的一種元素，氮及其化合物在工農業(yè)生產、生活中有著重要作用．請回答下列問題：
（1）I：業(yè)合成氨氣需要的反應條件非常高且產量低，而一些科學家采用高質子導電性的SCY陶瓷（能傳遞H⁺）實現(xiàn)氨的電化學合成，從而大大提高了氮氣和氫氣的轉化率．電化學合成氨過程的總反應式為：N₂+3H₂═2NH₃則在電化學合成氨的過程中，陰極反應式為

 

．
（2）在一定條件下，將l mol N₂與3mol H₂混合于一個10L密閉容器中，反應達到平衡時，如圖所示A點混合氣體中氨f與25%，試回答：
①在A點所處的狀態(tài)中，N₂的轉化率為

 

：
②圖中在狀態(tài)A時，平衡常數(shù)為K_A，則K_A=

 

（填寫代入數(shù)值的表達式，不要求算出具體數(shù)值）：當溫度由T_l變化到T₂時，K_A=

 

K_B（填“＞”“＜”或“=”）．
③在容積固定的密閉容器中發(fā)生上述反應，各物質的濃度如下表：

	c（N2）	c（H2）	c（H2）
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

反應從0min到3min之間，H2的反應速率為

 

；反應在3min時，條件發(fā)生了改變，改變的條件可能是

 

（填序號）．
a．使用催化劑    b．降低溫度    c．增加．H₂的濃度．

Answer 1

考點：電解原理,化學平衡的影響因素,化學平衡的計算

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）根據(jù)題目信息以及電解池的陰極發(fā)生得電子發(fā)生還原反應來回答；
（2）①根據(jù)三行式計算轉化率；
②根據(jù)平衡常數(shù)表達式的書寫以及溫度和反應平衡常數(shù)之間的關系來回答；
③根據(jù)v=

△c

△t

來計算化學反應的反應速率，根據(jù)外界條件對平衡的移動影響來回答．

解答： 解：（1）陰極得電子發(fā)生還原反應：N₂+6H⁺+6e^-=2NH₃，故答案為：N₂+6H⁺+6e^-=2NH₃，故答案為：N₂+6H⁺+6e^-=2NH₃；
（2）①將l mol N₂與3mol H₂混合于一個10L密閉容器中，反應達到平衡時，A點混合氣體中氨的百分含量是25%，設氮氣的轉化率是x，則
            N₂+3H₂═2NH₃
  初始濃度：0.1 0.3   0
  變化濃度：x  3x    2x
  末態(tài)濃度：0.1-x 0.3-3x 2x
則

2x

0.1-x+0.3-3x+2x

×100%=25%，解得x=0.04mol/L，所以氮氣的轉化率是

0.04mol/L

0.1mol/L

×100%=40%，故答案為：40%．
②圖中在狀態(tài)A時，平衡常數(shù)為K_A，則K_A=

c(NH3)2

c(N2)?c(H2)3

=

0.082

0.06×0.183

，該反應是放熱的，溫度越高K越小，所以K_A＞K_B，故答案為：

0.082

0.06×0.183

；＞；
③反應從0min到3min之間，N₂的反應速率為v=

0.6-0.52

3

=

0.08

3

mol/（L?min），不同物質表示的反應速率之比等于系數(shù)之比，故H₂的反應速率為0.08（mol/L?min），反應在3min時，條件發(fā)生了改變，化學反應速率加快，但是平衡沒變，所以改變的條件可能是加入催化劑，故答案為：a．

點評：本題綜合考查學生有關電化學、化學反應速率和平衡的有關計算等知識，綜合性較強，難度大．