Question

【题目】发展储氢技术是氢氧燃料电池推广应用的关键．研究表明液氨是一种良好的储氢物质，其储氢容量可达质量分数液氨气化后分解产生的氢气可作为燃料供给氢氧燃料电池．氨气分解反应的热化学方程式如下：

请回答下列问题：

氨气自发分解的反应条件是 ______ ．

已知：

则，反应的 ______ ．

研究表明金属催化剂可加速氨气的分解．图1为某温度下等质量的不同金属分别催化等浓度氨气分解生成氢气的初始速率．

①不同催化剂存在下，氨气分解反应的活化能最大的是 ______ 填写催化剂的化学式．

②恒温恒容时，用Ni催化分解初始浓度为的氨气，并实时监测分解过程中氨气的浓度．计算后得氨气的转化率随时间t变化的关系曲线如图请在图2中画出：在温度为，Ru催化分解初始浓度为的氨气过程中随t变化的总趋势曲线标注 ______

③如果将反应温度提高到，请如图2中再添加一条Ru催化分解初始浓度为的氨气过程中的总趋势曲线标注 ______

④假设Ru催化下温度为时氨气分解的平衡转化率为，则该温度下此分解反应的平衡常数K与的关系式是： ______ ．

用Pt电极对液氨进行电解也可产生和阴极的电极反应式是 ______ ；阳极的电极反应式是 ______ 已知：液氨中

Answer 1

【答案】高温 Fe

【解析】

化学反应能否自发进行，取决于焓变和熵变的综合判据；

根据盖斯定律计算反应热；

反应的活化能越高，则反应中活化分子数越少，反应速率越慢；

催化分解初始浓度为的氨气，平衡时不变，反应速率加快，到达平衡所用时间比Ni催化时要短；

将反应温度提高到，反应速率加快，氨气的分解反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动；

先求出各自的平衡浓度，然后根据平衡常数的概念来回答；

电解时阴极发生得电子的还原反应，液氨失电子生成氢气和，阳极发生失去电子的氧化反应．

已知：，反应后气体的物质的量增大，则，而且，若要使，则需在较高温度下，故答案为：高温；

已知：

由盖斯定律：得到反应，故答案为：；

反应的活化能越高，则反应中活化分子数越少，反应速率越慢，则氨气的分解速率最慢的反应中，氨气分解反应的活化能最大，即当Fe作催化剂时活化能最大；故答案为：Fe；

催化分解初始浓度为的氨气，平衡时不变，与Ni作催化剂相同，但是反应速率加快，到达平衡所用时间比Ni催化时要短，则图象为；

将反应温度提高到，反应速率加快，到达平衡所用时间缩短，氨气的分解反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，氨气的转化率增大，则温度时Ru催化分解初始浓度为的氨气过程中的总趋势曲线为总趋势曲线标注为；

平衡时氮气、氢气、氨气的浓度分别是、、，据，故答案为：；

电解时阴极发生得电子的还原反应，在阴极液氨失电子生成氢气和，则电极方程式为：；阳极发生失去电子的氧化反应，在阳极液氨得到电子，电极反应式为：。