Question

氢气和氨气都属于无碳清洁能源．
（1）镍氢碱性充电电池被誉为“绿色化学电源”，放、充电时的反应：2NiOOH+H₂

充电

放电

2Ni（OH）₂．放电时，正极的电极反应式为

NiOOH+e^-+H₂O=Ni（OH）₂+OH^-

，充电时，该电极应与电源的

正

（填“正”或“负”）极相连．
（2）氨在空气中燃烧，生成水和氮气．已知：
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；△H=-92.4kJ?mol^-1
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）；△H=-572kJ?mol^-1
则氨在空气中燃烧生成液态水和氮气时的热化学方程为：

4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（l）；△H=-1531.2kJ?mol^-1

．
（3）研究表明工业上合成氨反应 （N₂+3H₂

催化剂 .

高温高压

2NH₃） 在25℃、400℃的平衡常数分别为5×10⁵和200．
①合成氨是

放热

反应（填“放热”或“吸热”）．
②合成氨选择400～500℃的原因是：

加快反应速率，催化剂活性最大

．
③在容积固定的密闭容器中发生上述反应，下表中为各物质在不同时刻的浓度．

时间/min	c（N2）/mol?L-1	c（H2）/mol?L-1	c（NH3）/mol?L-1
0	0.6	1.8	0
5	0.48	X	0.24
10	0.26	0.78	0.68

0～5min，H₂的平均反应速率v（H₂）=

0.072mol/L．min

．反应在5分钟时，条件发生了改变，改变的条件可能是

a

（填序号）．
a．使用催化剂       b．降低温度       c．增加氢气的浓度        d．分离出NH₃
（4）在-50℃时，液氨中存在电离平衡NH₃（l）?NH₄⁺+NH₂^-，离子积常数
K=c（NH₄⁺）?c（NH₂^-）．若一定条件下，平衡时c（NH₂^-）=1×10^-15mol?L^-1，
下列说法正确的是：
a．在液氨中加入NaNH₂，液氨的离子积常数增大
b．此温度下液氨的离子积常数为1×10^-30
c．液氨在-50℃的电离程度比常温下纯水的大．

Answer 1

分析：（1）放电时，该装置是原电池，正极上得电子发生还原反应，充电时，该电极应与电源的正极相连；
（2）根据盖斯定律进行判断；
（3）①升高温度，平衡向吸热反应方向移动，再结合化学平衡常数确定正反应的焓变；
②温度越高，反应速率越快，再结合催化剂活性进行分析；
③先计算氮气的反应速率，再根据氮气和氢气之间的关系计算氢气的反应速率；先计算5min时氢气的浓度，根据氮气、氢气和氨气浓度变化确定反应条件；
（4）a．离子积常数只与温度有关；
b．K=c（NH₄⁺）?c（NH₂^-）；
c．根据水的电离程度确定液氨的电离程度．

解答：解：（1）放电时，正极上NiOOH得电子和水反应生成氢氧化镍和氢氧根离子，电极反应式为：NiOOH+e^-+H₂O=Ni（OH）₂+OH^-，充电时，该电极应与电源的正极相连，
故答案为：NiOOH+e^-+H₂O=Ni（OH）₂+OH^-，正；
（2）N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；△H=-92.4kJ?mol^-1①
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）；△H=-572kJ?mol^-1②
将方程式②×3-①×2得目标方程式，4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（l）；△H=-1531.2kJ?mol^-1，
故答案为：4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（l）；△H=-1531.2kJ?mol^-1；
（3）①升高温度，化学平衡常数减小，说明平衡向逆反应方向移动，所以正反应是放热反应，故答案为：放热；
②温度越高，反应速率越大，且在400～500℃时催化剂活性最大，所以选择400～500℃，
故答案为：加快反应速率，催化剂活性最大；
③0～5min，N₂的平均反应速率v（N₂）=

(0.6-0.48)mol/L

5min

=0.024mol/L．min，v（H₂）=3v（N₂）=0.072mol/Lmin，5-10min，氮气浓度的改变量大于前5min的改变量，说明反应速率增大，氮气的浓度在逐渐降低而反应速率在增大，那么改变的条件只能是加入催化剂，故选a，
故答案为：0.072mol/Lmin，a；
 （4）a．离子积常数只与温度有关，温度不变，离子积常数不变，故a错误；
b．此温度下c（NH₄⁺）=c（NH₂^-）=1×10^-15mol?L^-1，K=1×10^-30（mol?L^-1）²，故b正确；
c．液氨在-50℃的电离程度比常温下纯水的小，故c错误；
故选b．

点评：本题考查原电池原理、盖斯定律、化学平衡等知识点，会运用知识迁移的方法解答（4），难度不大．