Question

【題目】自從1902年德國(guó)化學(xué)家哈伯研究出合成氨的方法以來(lái)，氮的固定的相關(guān)研究獲得了不斷的發(fā)展。

（1）下表列舉了不同溫度下大氣固氮的部分平衡常數(shù)K值。

反應(yīng)	大氣固氮N2(g)+O2(g) 2NO(g)
溫度/℃	27	2260
K	3.84×10-31	1

①分析數(shù)據(jù)可知：大氣固氮反應(yīng)屬于______（填“吸熱”或“放熱”）反應(yīng)。

②2260℃時(shí)，向2 L密閉容器中充入0.3mol N2和0.3mol O2，20 s時(shí)反應(yīng)達(dá)平衡。則此 時(shí)得到NO____mol，用N2表示的平均反應(yīng)速率為____。

（2）已知工業(yè)固氮反應(yīng)：N2(g)+3H2(g) 2NH3 (g) △H<0，在其他條件相同時(shí)，分別測(cè)定此反應(yīng)中N2的平衡轉(zhuǎn)化率隨壓強(qiáng)和溫度(T)變化的曲線如下圖A、B所示，其中 正確的是_____（填“A”或“B”），T1______T2（填“>”或“<”）。

（3）20世紀(jì)末，科學(xué)家采用高質(zhì)子導(dǎo)電性的SCY陶瓷（能傳遞H+）為介質(zhì)，用吸附在它 內(nèi)外表面上的金屬鈀多晶薄膜做電極，通過(guò)電解實(shí)現(xiàn)高溫常壓下的電化學(xué)合成氨。其示意圖如C所示，陰極的電極反應(yīng)式為______。

（4）近年，又有科學(xué)家提出在常溫、常壓、催化劑等條件下合成氨的新思路，反應(yīng)原理為：2N2(g)+6H2O(l)4NH3 (aq) +3O2(g) △H。

已知：①N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H1

②2H2(g) +O2(g) 2H2O（1） △H2

③NH3(g) NH3(aq) △H3

則△H= ________（用含△H1、△H2、△H3的式子表示）。

Answer 1

【答案】（1）①吸熱 (1分)②0.2 (2分)0.0025 mol·L-1·s-1(2分)

（2）B ；> (每空2分) ；

（3）N2+6H++6e-=2NH3(3分)（4）2△H1-3△H2+4△H3(3分)

【解析】

試題（1）①大氣固氮反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)：升高溫度，化學(xué)平衡常數(shù)增大，說(shuō)明升高溫度，化學(xué)平衡正向移動(dòng)，正反應(yīng)反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，即大氣固氮反應(yīng)屬于吸熱反應(yīng)；②在反應(yīng)開(kāi)始時(shí)，c( N2)=c(O2)= 0.3mol÷2L=0.15mol/L，假設(shè)平衡時(shí)c(NO)=2xmol/L，則c( N2)=c(O2)= (0.15-x)mol/L，由于在2260℃時(shí)該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)是1，c2(NO)=" c(" N2)·c(O2)，(2x)2=(0.15-x)2，解得x="0.05mol/L," 則此時(shí)得到NO的物質(zhì)的量是n(NO)= 0.05mol/L×2×2L=0.2mol；用N2表示的平均反應(yīng)速率為V(N2)="x÷20s=" 0.05mol/L ÷20s ="0.0025" mol·L-1·s-1；（2） N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H<0的正反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，在其它條件不變時(shí)，增大壓強(qiáng)，化學(xué)平衡正向移動(dòng)，N2的轉(zhuǎn)化率增大，在壓強(qiáng)不變時(shí)，升高溫度，化學(xué)平衡向吸熱的逆反應(yīng)方向移動(dòng)，所以T1>T2；故A錯(cuò)誤；B正確；溫度T1>T2； （3） 在陰極N2獲得電子，與其中的H+結(jié)合形成NH3，所以陰極的電極反應(yīng)式為N2 + 6H+ + 6e- = 2NH3。 （4） ①－②×3+③×4，整理可得2N2(g) + 6H2O(l)4NH3(aq) + 3O2(g) △H =2△H1-3△H2+4△H3。