Question

【題目】1913年，德國(guó)化學(xué)家哈伯實(shí)現(xiàn)了合成氨的工業(yè)化生產(chǎn)，被稱作解救世界糧食危機(jī)的化學(xué)天才．現(xiàn)將lmolN2和3molH2投入1L的密閉容器，在一定條件下，利用如下反應(yīng)模擬哈伯合成氨的工業(yè)化生產(chǎn)：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)△H＜0．當(dāng)改變某一外界條件(溫度或壓強(qiáng))時(shí)，NH3的體積分?jǐn)?shù)ψ(NH3)變化趨勢(shì)如圖所示．

回答下列問題：

（1）已知：①NH3(l)═NH3(g)△H1，②N2(g)+3H2(g) 2NH3(l)△H2；則反應(yīng)N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)的△H=_____________(用含△H1、△H2的代數(shù)式表示)；

（2）合成氨的平衡常數(shù)表達(dá)式為____________，平衡時(shí)，M點(diǎn)NH3的體積分?jǐn)?shù)為10%，則N2的轉(zhuǎn)化率為____________(保留兩位有效數(shù)字) ；

（3）X軸上a點(diǎn)的數(shù)值比b點(diǎn)____________(填“大”或“小”)。上圖中，Y軸表示____________(填“溫度”或“壓強(qiáng)”)，判斷的理由是____________；

（4）若將1mol N2和3mol H2分別投入起始容積為1L的密閉容器中，實(shí)驗(yàn)條件和平衡時(shí)的相關(guān)數(shù)據(jù)如表所示：

容器編號(hào)	實(shí)驗(yàn)條件	平衡時(shí)反應(yīng)中的能量變化
Ⅰ	恒溫恒容	放熱Q1kJ
Ⅱ	恒溫恒壓	放熱Q2kJ
Ⅲ	恒容絕熱	放熱Q3kJ

下列判斷正確的是____________；

A．放出熱量：Ql＜Q2＜△Hl B．N2的轉(zhuǎn)化率：Ⅰ＞Ⅲ

C．平衡常數(shù)：Ⅱ＞Ⅰ D．達(dá)平衡時(shí)氨氣的體積分?jǐn)?shù)：Ⅰ＞Ⅱ

（5）常溫下，向VmL amol/L的稀硫酸溶液中滴加等體積bmol/L的氨水，恰好使混合溶液呈中性，此時(shí)溶液中c(NH4+)____________c(SO42-)(填“＞”、“＜”或“=”) ；

（6）利用氨氣設(shè)計(jì)一種環(huán)保燃料電池，一極通入氨氣，另一極通入空氣，電解質(zhì)是摻雜氧化釔(Y2O3)的氧化鋯(ZrO2)晶體，它在熔融狀態(tài)下能傳導(dǎo)O2-，寫出負(fù)極的電極反應(yīng)式____________。

Answer 1

【答案】2△H1+△H218%小溫度隨Y值增大，φ(NH3)減小，平衡N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H＜0向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，故Y為溫度AB＞2NH3+3O2--6e-=N2+3H2O

【解析】

(1)已知：①NH3(l)NH3(g)△H1，②N2(g)+3H2(g)2NH3(l)△H2，根據(jù)蓋斯定律，①×2+②可得：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，故△H=2△H1+△H2，故答案為：2△H1+△H2；

(2)反應(yīng)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=，設(shè)轉(zhuǎn)化的氮?dú)鉃?/span>xmol，則：

N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

起始量(mol)：1 3 0

轉(zhuǎn)化量(mol)：x 3x 2x

平衡量(mol)：1-x 3-3x 2x

所以=10%，解得x=mol，故氮?dú)廪D(zhuǎn)化率為×100%=18%，故答案為：；18%；

(3)隨Y值增大，φ(NH3)減小，平衡N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H＜0向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，正反應(yīng)為體積減小的放熱反應(yīng)，故Y為溫度，則X為壓強(qiáng)，增大壓強(qiáng)平衡正向移動(dòng)，φ(NH3)增大，a點(diǎn)的數(shù)值比b點(diǎn)小，故答案為：�。粶囟�；隨Y值增大，φ(NH3)減小，平衡N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H＜0向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，故Y為溫度；

(4)A．I為恒溫恒容，隨反應(yīng)進(jìn)行壓強(qiáng)減小，Ⅱ為恒溫恒壓，Ⅱ等效為在I的基礎(chǔ)上增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，Ⅱ中反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率大于Ⅰ，放出熱量：Ql＜Q2，故A正確；B．Ⅲ為恒容絕熱，隨反應(yīng)進(jìn)行溫度升高，I為恒溫恒容，Ⅲ等效為在I的基礎(chǔ)上升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，N2的轉(zhuǎn)化率：I＞III，故B正確；C．平衡常數(shù)只受溫度影響，溫度相同，平衡常數(shù)相同，則平衡常數(shù)：II=I，故C錯(cuò)誤；D．Ⅱ等效為在I的基礎(chǔ)上增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，則達(dá)平衡時(shí)氨氣的體積分?jǐn)?shù)：I＜II，故D錯(cuò)誤；故答案為：AB；

(5)溶液呈中性，則c(H+)=c(OH-)，根據(jù)電荷守恒：c(NH4+)+c(H+)=2c(SO42-)+c(OH-)，則c(NH4+)＞c(SO42-)，故答案為：＞；

(6)原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，氨氣在負(fù)極失去電子，與電解質(zhì)氧化傳導(dǎo)的O2-結(jié)合生成氮?dú)馀c水，負(fù)極電極反應(yīng)式為：2NH3+3O2--6e-=N2+3H2O，故答案為：2NH3+3O2--6e-=N2+3H2O。