Question

氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用．请回答下列问题：
（1）I：业合成氨气需要的反应条件非常高且产量低，而一些科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷（能传递H⁺）实现氨的电化学合成，从而大大提高了氮气和氢气的转化率．电化学合成氨过程的总反应式为：N₂+3H₂═2NH₃则在电化学合成氨的过程中，阴极反应式为

 

．
（2）在一定条件下，将l mol N₂与3mol H₂混合于一个10L密闭容器中，反应达到平衡时，如图所示A点混合气体中氨f与25%，试回答：
①在A点所处的状态中，N₂的转化率为

 

：
②图中在状态A时，平衡常数为K_A，则K_A=

 

（填写代入数值的表达式，不要求算出具体数值）：当温度由T_l变化到T₂时，K_A=

 

K_B（填“＞”“＜”或“=”）．
③在容积固定的密闭容器中发生上述反应，各物质的浓度如下表：

	c（N2）	c（H2）	c（H2）
0	0.6	1.8	0
3	0.52	x	0.16
6	0.36	1.08	0.48
9	0.36	1.08	0.48

反应从0min到3min之间，H2的反应速率为

 

；反应在3min时，条件发生了改变，改变的条件可能是

 

（填序号）．
a．使用催化剂    b．降低温度    c．增加．H₂的浓度．

Answer 1

考点：电解原理,化学平衡的影响因素,化学平衡的计算

专题：基本概念与基本理论

分析：（1）根据题目信息以及电解池的阴极发生得电子发生还原反应来回答；
（2）①根据三行式计算转化率；
②根据平衡常数表达式的书写以及温度和反应平衡常数之间的关系来回答；
③根据v=

△c

△t

来计算化学反应的反应速率，根据外界条件对平衡的移动影响来回答．

解答： 解：（1）阴极得电子发生还原反应：N₂+6H⁺+6e^-=2NH₃，故答案为：N₂+6H⁺+6e^-=2NH₃，故答案为：N₂+6H⁺+6e^-=2NH₃；
（2）①将l mol N₂与3mol H₂混合于一个10L密闭容器中，反应达到平衡时，A点混合气体中氨的百分含量是25%，设氮气的转化率是x，则
            N₂+3H₂═2NH₃
  初始浓度：0.1 0.3   0
  变化浓度：x  3x    2x
  末态浓度：0.1-x 0.3-3x 2x
则

2x

0.1-x+0.3-3x+2x

×100%=25%，解得x=0.04mol/L，所以氮气的转化率是

0.04mol/L

0.1mol/L

×100%=40%，故答案为：40%．
②图中在状态A时，平衡常数为K_A，则K_A=

c(NH3)2

c(N2)?c(H2)3

=

0.082

0.06×0.183

，该反应是放热的，温度越高K越小，所以K_A＞K_B，故答案为：

0.082

0.06×0.183

；＞；
③反应从0min到3min之间，N₂的反应速率为v=

0.6-0.52

3

=

0.08

3

mol/（L?min），不同物质表示的反应速率之比等于系数之比，故H₂的反应速率为0.08（mol/L?min），反应在3min时，条件发生了改变，化学反应速率加快，但是平衡没变，所以改变的条件可能是加入催化剂，故答案为：a．

点评：本题综合考查学生有关电化学、化学反应速率和平衡的有关计算等知识，综合性较强，难度大．