Question

合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义．其原理为：
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92．4kJ/mol
据此回答：
（1）化学平衡常数K表示可逆反应的进行程度，K值越大，说明

 

（填正、逆）向反应进行程度越大；当反应物或生成物浓度变化时，K

 

（填增大、减小、不变）．
（2）一定条件下合成氨反应的平衡常数表达式为K=

 

；
温度升高，合成氨反应的K将

 

（填增大、减小、不变）．
（3）若合成氨反应达到平衡时，c（N₂）=3mol/L，c（H₂）=9mol/L，c（NH₃）=4mol/L．则起始时c（N₂）=

 

 mol/L，平衡时H₂的转化率为

 

．
（4）1998 年两位希腊化学家 George Marnellos 和 Michael Stoukides 发明一种合成氨新方法．在常压下，将 H₂ 与用 He 稀释的 N₂ 分别通入一加热到 570℃的以锶-铈-钇-钙钛矿多孔陶瓷 （SCY） 为固体电解质的电解池中，用覆盖在固体电解质内外表面的多孔钯多晶薄膜催化，转化为氨，H₂转化率达到 78%．实验装置如图所示．通电后，H₂发生的电极反应式为：H₂-2e^-=2H⁺，则图中电源a为

 

极，N₂参加的电极反应式为：

 

．

Answer 1

考点：化学平衡常数的含义,原电池和电解池的工作原理,化学平衡的计算

专题：化学平衡专题,电化学专题

分析：（1）平衡常数是衡量化学平衡进行程度的物理量，依据表达式分析判断平衡常数越大，正反应进行程度越大，平衡常数随温度变化不随浓度变化；
（2）依据化学方程式书写平衡常数表达式，用生成物平衡浓度幂次方乘积除以反应物平衡浓度幂次方乘积，反应是放热反应升温平衡逆向进行；
（3）依据化学平衡三段式列式计算，起始量=消耗量+平衡量，转化率=

消耗量

转化量

计算；
（4）依据图示装置，电解池阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应，据此判断并写出电极反应式．

解答： 解：（1）化学平衡常数K表示可逆反应的进行程度，K值越大，依据计算表达式可知，正反应进行程度越大，平衡常数岁温度变化，不随浓度改变，平衡常数不变；
故答案为：正；不变；
（2）N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），依据平衡常数概念K=

c2(NH3)

c(N2)c3(H2)

，反应是放热反应，升温平衡逆向进行，平衡常数减小；
故答案为：

c2(NH3)

c(N2)c3(H2)

；减小；
（3）若合成氨反应达到平衡时，c（N₂）=3mol/L，c（H₂）=9mol/L，c（NH₃）=4mol/L，
              N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始量（mol）  5       15       0
变化量（mol）  2         6         4
平衡量（mol）  3         9         4
起始时c（N₂）=5mol/L，
平衡时H₂的转化率=

6mol

15mol

×100%=40%
故答案为：5；40%；
（4）由图可知，氮气在（3）电极放电生成氨气，所以电极为阴极，与电源负极相连，a为负极，在电解池中，阴极发生得电子的还原反应，
氮气得电子的过程为：N₂+6e^-+6H⁺=2NH₃，
故答案为：负，N₂+6H⁺+6e^-=2NH₃；

点评：本题考查平衡常数概念和计算应用、平衡常数影响因素、反应物转化率、电解池原理的分析判断等，要求学生具有分析和解决问题的能力，难度中等．