Question

氨气在农业和国防工业都有很重要的作用，历史上诺贝尔化学奖曾经有3次颁给研究氮气与氢气合成氨的化学家．

（1）如图1表示了298K时氮气与氢气合成氨反应过程中的能量变化，据此请回答：
①写出氮气与氢气合成氨的热化学反应方程式：______ 2NH₃（g）△H═-92kJ/mol

Answer 1

【答案】分析：（1）①根据图1计算出反应热，写出热化学方程式．注意物质状态，反应热符号等；
②A、根据△H-T△S判断；
B、加入催化剂降低活化能，不影响反应热；
C、该反应为放热反应，升高温度平衡向吸热反应移动；
D、工业合成氨是人工固氮；
（2）①A、催化剂不影响平衡移动；
B、升高温度，平衡向吸热反应方向移动；
C、降低生成物浓度，速率降低，平衡向正反应移动；
D、冲入氮气，增大氮气的浓度，速率加快，平衡向正反应移动；
②根据v=计算v（N₂），再根据速率之比等于化学计量数之比计算v（H₂）；
压缩体积，增大压强，平衡向正反应移动，改变瞬间n（N₂）不变，达平衡是n（N₂）减小．
（3）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））①由图1可知，1molN₂（g）与3molH₂（g）完全反应生成2molNH₃（g）的反应热为508kJ/mol-600kJ/mol=-92kJ/mol，
所以合成氨的热化学反应方程式为N₂（g）+3H₂（g）2NH₃（g）△H═-92kJ/mol，
故答案为：N₂（g）+3H₂（g）2NH₃（g）△H═-92kJ/mol；
②A、该反应为焓减熵减，△H-T△S＜0，反应自发进行，故应在低温下可能自发进行，故A错误；
B、加入催化剂降低活化能，不影响反应热，故B错误；
C、该反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应移动，平衡常数降低，故C正确；
D、工业合成氨是人工固氮，故D正确．
故选：CD；
（2）①A、使用的更高效催化剂，反应加快，不影响平衡移动，故A错误；
B、升高温度，反应加快，平衡向吸热反应移动，即向逆反应移动，故B错误；
C、降低生成物浓度，速率降低，平衡向正反应移动，故C错误；
D、冲入氮气，增大氮气的浓度，速率加快，平衡向体积减小方向移动，即平衡向正反应移动，故D正确．
故选：D；
②由图2可知，0～10min内氮气的物质的量变化为0.6mol-0.2mol=0.4mol，所以v（N₂）==0.02mol/（L?min），
 速率之比等于化学计量数之比，所以v（H₂）=3v（N₂）=3×0.02mol/（L?min）=0.06mol/（L?min），
压缩体积，增大压强，平衡向正反应移动，改变瞬间n（N₂）不变，平衡时n（N₂）减小，故选D，
故答案为：0.06mol/（L?min）；D；
（3）由图3可知，氮气在铠电极放电生成氨气，所以铠电极为阴极，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：N₂+6e^-+6H⁺=2NH₃．
点评：本题考查角度广综合性较大，涉及反应热、反应速率、平衡影响因素、电解池等，要求学生具有分析和解决问题的能力，难度大．