Question

已知工业上合成氨的反应为：N₂(g)+3H₂(g) 2NH₃(g) △H＜0。在一体积为2L的密闭容积中，加入0.20mol的N₂和0.60mol的H₂，反应中NH₃的物质的量浓度的变化情况如图所示，

请回答下列问题：
（1） 写出该反应平衡常数的表达式K="_____"
（2）反应进行到4分钟到达平衡。请计算从反应开始到刚刚平衡，平均反应速率v(NH₃) 为            ；
（3）5分钟时，保持其它条件不变，把容器的体积缩小一半，平衡         移动（填“向逆反应方向”、“向正反应方向”或“不”）。化学平衡常数将        （填“增大”、“减少”或“不变”）。
（4）N₂和H₂的反应还有其它应用。如：有人设想寻求合适的催化剂和电极材料，分别以N₂、H₂为电极反应物，以HCl—NH₄Cl溶液为电解质溶液制造新型燃料电池，试写出该电池的正极电极反应式            。

Answer 1

（1）  K＝；（2）    0.025mol.L^-1.min^-1       
（3） 正反应方向          不变   （4）N₂＋6e^－＋8H^＋＝2NH₄^＋

试题分析：（1）化学平衡常数是在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值，所以根据方程式可知，该反应的平衡常数表达式K＝。
（2）根据图像可知，在反应进行到4分钟时，生成氨气的物质的量浓度是0.10mol/L，则用氨气表示的反应速率是0.10mol/L÷4min＝0.025mol.L^-1.min^-1。
（3）5分钟时，保持其它条件不变，把容器的体积缩小一半，则压强增大，平衡向正反应方向移动。平衡常数只与温度有关系，所以该反应的平衡常数不变。
（4）原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反应。电子经导线传递到正极，所以溶液中的阳离子向正极移动，正极得到电子，发生还原反应。所以氢气在负极通入，氮气在正极通入，则正极电极反应式是N₂＋6e^－＋8H^＋＝2NH₄^＋。
点评：该题是高考中的常见题型，属于中等难度的试题。试题基础性强，在注重对学生基础知识的巩固和训练的同时，侧重对学生能力的培养和方法的指导与训练，有利于培养学生的逻辑推理能力和抽象思维能力。