Question

（1）已知，在常温下，1g H₂完全转化为NH₃，放出的热量为15.4kJ．
①请写出该反应的热化学方程式

 

．
②Marnellos和Stoukides发明了电化学制备氨气方法，该方法用SCY陶瓷将阳极和阴极隔开，SCY陶瓷具有高质子导电性，其作用是传导H⁺，这种方法实现了高温常压下高转化率的电化学合成氨．已知阴极的电极反应为N₂+6e^-+6H⁺=2NH₃，则阳极发生的电极反应为

 

．
（2）I．在一定温度下某容积恒定（10L）的密闭容器中加入2mol N₂和4mol H₂，10min后反应达到平衡时，N₂的转化率为50%，则：
①用H₂浓度变化来表示的化学反应速率为

 

．
②若在上述平衡体系中加入0.5mol Ar，10min后NH₃在混合气体中的体积分数

 

（填“增大”、“减小”或“不变”）．
③若在①平衡体系中继续投入1mol H₂、1mol N₂和2mol NH₃，重新达到平衡后反应放出的能量：③

 

①（填“＞”、“＜”或“=”）．
Ⅱ．在与I相同的温度下，在一个起始容器为10L压强恒定的密闭容器中发生上述反应．
①若起始时也投入2mol N₂和4mol H₂，则平衡时NH₃的浓度I

 

Ⅱ（填“＞”、“＜”或“=”）．
②若向该容器中加入a mol N₂、b mol H₂和c mol NH₃，且a、b、c均＞0，在相同条件下达到平衡时，混合物中各组分的百分含量与上述平衡相同．a、b、c应满足的关系是

 

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Answer 1

考点：化学平衡的计算,热化学方程式,电解原理

专题：

分析：（1）①在常温下，1g H₂完全转化为NH₃，放出的热量为15.4kJ，计算6g氢气反应放热92.4KJ，标注物质聚集状态和对应反应焓变书写热化学方程式；
②阳极发生氧化反应，氢气失去电子；
（2）I．①根据三行式，求氢气浓度的变化量；
②体积一定，向平衡体系中加入0.5mol Ar，各组分的浓度不变，平衡不移动；
③若在①平衡体系中继续投入1mol H₂、1mol N₂和2mol NH₃，相当于增大压强，平衡正向移动，继续放出热量；
Ⅱ．①若起始时也投入2mol N₂和4mol H₂，在恒下体积变小，相当在原平衡体系的基础增大压强；
②用等效平衡的知识解答，恒压的条件下用极端转化的方法，相同物质对应成比例．

解答： 解：（1）①在常温下，1g H₂完全转化为NH₃，放出的热量为15.4kJ，6g氢气反应放热92.4KJ，反应的热化学方程式为：N₂（g）+3H₂ （g）=2NH₃（g）△H=-92.4KJ/mol；故答案为：N₂（g）+3H₂ （g）=2NH₃（g）△H=-92.4KJ/mol；
②阳极发生氧化反应，氢气去电子，电极反应式为：3H₂-6e^-=6H⁺，故答案为：3H₂-6e^-=6H⁺；
（2）I．N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）
起始量：2mol        4 mol       0
变化量：2mol×50%   3mol       2mol
平衡量：1mol       1mol        2mol
①用H₂浓度变化来表示的化学反应速率为：

3mol 10L

10min

=0.03mol/（L．min），故答案为：0.03mol/（L．min）；
②体积一定，向平衡体系中加入0.5mol Ar，各组分的浓度不变，平衡不移动，所以10min后NH₃在混合气体中的体积分数不变，故答案为：不变；
③若在①平衡体系中继续投入1mol H₂、1mol N₂和2mol NH₃，相当于增大压强，平衡正向移动，继续放出热量，所以③＞①，故答案为；＞；
Ⅱ．①若起始时也投入2mol N₂和4mol H₂，在恒下体积变小，相当在原平衡体系的基础增大压强，向气体积减小的方向移动，所以I＜Ⅱ，故答案为：＜；
②用等效平衡的知识解答，恒压的条件下用极端转化的方法，相同物质对应成比例，
         N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）
状态1：2mol        4 mol       0
状态2：amol        bmol       cmol
极端转化：（a+

c

2

）mol  （b+

3

2

c）mol    0
所以

a+ c 2

b+ 3 2 c

=

2

4

，即：4a=2b+c，故答案为：4a=2b+c．

点评：本题考查热化学方程式的书写、电化学、化学反应速率的计算、平衡移动和等效平衡的相关知识，综合性强，但有一定的难度．