Question

在一定體積的密閉容器中，進(jìn)行如下化學(xué)反應(yīng)：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0
其化學(xué)平衡常數(shù)K與溫度t的關(guān)系如下表，完成下列問題．

t/℃	25	125	225	…
K	4.1×105	K1	K2	…

（1）該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為K=______；K1______ K2（填“＞”“＜”或“=”）；若增大壓強(qiáng)使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，則平衡常數(shù)______（填“變”或“不變”）．
（2）判斷該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是______（填序號(hào)）：
A．2VH₂（正）=3VNH₃（逆）
B．N₂的消耗速率等于H₂的消耗速率
C． 溶器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變
D．混合氣體的密度保持不變
E．容器中氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不隨時(shí)間而變化
F．混合氣體的顏色保持不變
（3）將不同量的N₂和H₂分別通入到體積為2L的恒容密閉容器中，進(jìn)行上述反應(yīng)得到如下兩組數(shù)據(jù)：

實(shí)驗(yàn)組	溫度（℃）	起始量（mol）		平衡量（mol）	達(dá)到平衡所需時(shí)間（min）
		N2	H2	NH3
1	650	2	4	0.9	9
2	900	1	2	0.3	0.01

實(shí)驗(yàn)1中以v（NH₃）表示的反應(yīng)速率為______，實(shí)驗(yàn)2的速率比實(shí)驗(yàn)1快的原因是______；
（4）有人設(shè)計(jì)采用高性能質(zhì)子導(dǎo)電材料SCY陶瓷（能傳遞H⁺），實(shí)現(xiàn)了常壓下既能合成氨又能發(fā)電的實(shí)驗(yàn)裝置（如圖）．則其正極的電極反應(yīng)為______．

Answer 1

【答案】分析：（1）依據(jù)平衡常數(shù)概念寫出計(jì)算表達(dá)式，用平衡生成物濃度的冪次方乘積除以反應(yīng)物濃度的冪次方乘積；平衡常數(shù)隨溫度變化，與壓強(qiáng)和濃度變化無(wú)關(guān)，平衡常數(shù)變化結(jié)合反應(yīng)一定原理分析判斷；
（2）直接標(biāo)志：①速率關(guān)系：正反應(yīng)速率與逆反應(yīng)速率相等，②反應(yīng)體系中各物質(zhì)的百分含量保持不變．
 間接標(biāo)志：①混合氣體的總壓強(qiáng)、總體積、總物質(zhì)的量不隨時(shí)間的改變而改變（m+n≠p+q）；②各物質(zhì)的濃度、物質(zhì)的量不隨時(shí)間的改變而改變；③各氣體的體積、各氣體的分壓不隨時(shí)間的改變而改變；
（3）依據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率概念結(jié)合圖表中的數(shù)據(jù)計(jì)算分析，化學(xué)反應(yīng)的速率影響因素分析判斷速率大�。�
（4）總反應(yīng)式為：N₂+3H₂?2NH₃．作為發(fā)電裝置是原電池原理，負(fù)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上得到電子發(fā)生還原反應(yīng)．
解答：解：（1）在一定體積的密閉容器中，進(jìn)行如下化學(xué)反應(yīng)：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0，平衡常數(shù)計(jì)算表達(dá)式為=；反應(yīng)是放熱反應(yīng)，依據(jù)圖表數(shù)據(jù)分析，溫度升高，平衡逆向進(jìn)行，平衡常數(shù)減小，壓強(qiáng)增大平衡正向進(jìn)行但平衡常數(shù)不變，故答案為：；＞；不變；
（2）平衡標(biāo)志最根本的依據(jù)是正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率，反應(yīng)混合物中各組分的含量保持不變；
A、速率之比等于系數(shù)之比，2VH₂（正）=3VNH₃（逆），說明氨氣的正反應(yīng)速率等于氨氣的逆反應(yīng)速率，反應(yīng)達(dá)到平衡，故A符合；
B、N₂的消耗速率等于H₂的消耗速率，只能說明反應(yīng)正向進(jìn)行，不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡，故B不符合；
C． 溶器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變，反應(yīng)前后氣體體積減小，壓強(qiáng)不變，說明平衡不變，故C符合；
D．反應(yīng)體系中 物質(zhì)質(zhì)量守恒，體積相同，密度不變，反應(yīng)進(jìn)行過程中，平衡狀態(tài)混合氣體的密度保持不變，故D不符合；
E．氣體平均摩爾質(zhì)量=，反應(yīng)中質(zhì)量不變，反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量減小，容器中氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不隨時(shí)間而變化，證明反應(yīng)達(dá)到平衡，故E符合；
F．混合氣體的顏色保持不變，混合氣體是無(wú)色混合氣體，故F不符合；
故答案為：A、C、E；
（3）實(shí)驗(yàn)1中以v（NH₃）表示的反應(yīng)速率===0.05mol/L?min；影響化學(xué)反應(yīng)的因素中 溫度變化是影響最大的，鎂升高10°C，反應(yīng)速率增大到原來的2-4倍實(shí)驗(yàn)2是900°C進(jìn)行的反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)2的速率比實(shí)驗(yàn)1快，故答案為：實(shí)驗(yàn)2溫度高于實(shí)驗(yàn)1；
（4）合成氨的反應(yīng)為，N₂+3H₂?2NH₃．原電池中負(fù)極是物質(zhì)失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極是物質(zhì)得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，所以正極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是N₂，得到電子與氫離子結(jié)合生成氨氣；電極反應(yīng)式為：N₂+6e^-+6H⁺=2NH₃，故答案為：N₂+6e^-+6H⁺=2NH₃ ．
點(diǎn)評(píng)：本題考查了平衡常數(shù)的計(jì)算應(yīng)用，影響因素的分析判斷，平衡標(biāo)志的判斷，反應(yīng)速率的計(jì)算，原電池電極反應(yīng)的書寫方法，題目難度中等．