Question

【题目】自从1902年德国化学家哈伯研究出合成氨的方法以来，氮的固定的相关研究获得了不断的发展。

（1）下表列举了不同温度下大气固氮的部分平衡常数K值。

反应	大气固氮N2(g)+O2(g) 2NO(g)
温度/℃	27	2260
K	3.84×10-31	1

①分析数据可知：大气固氮反应属于______（填“吸热”或“放热”）反应。

②2260℃时，向2 L密闭容器中充入0.3mol N2和0.3mol O2，20 s时反应达平衡。则此 时得到NO____mol，用N2表示的平均反应速率为____。

（2）已知工业固氮反应：N2(g)+3H2(g) 2NH3 (g) △H<0，在其他条件相同时，分别测定此反应中N2的平衡转化率随压强和温度(T)变化的曲线如下图A、B所示，其中 正确的是_____（填“A”或“B”），T1______T2（填“>”或“<”）。

（3）20世纪末，科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷（能传递H+）为介质，用吸附在它 内外表面上的金属钯多晶薄膜做电极，通过电解实现高温常压下的电化学合成氨。其示意图如C所示，阴极的电极反应式为______。

（4）近年，又有科学家提出在常温、常压、催化剂等条件下合成氨的新思路，反应原理为：2N2(g)+6H2O(l)4NH3 (aq) +3O2(g) △H。

已知：①N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H1

②2H2(g) +O2(g) 2H2O（1） △H2

③NH3(g) NH3(aq) △H3

则△H= ________（用含△H1、△H2、△H3的式子表示）。

Answer 1

【答案】（1）①吸热 (1分)②0.2 (2分)0.0025 mol·L-1·s-1(2分)

（2）B ；> (每空2分) ；

（3）N2+6H++6e-=2NH3(3分)（4）2△H1-3△H2+4△H3(3分)

【解析】

试题（1）①大气固氮反应的化学平衡常数：升高温度，化学平衡常数增大，说明升高温度，化学平衡正向移动，正反应反应是吸热反应，即大气固氮反应属于吸热反应；②在反应开始时，c( N2)=c(O2)= 0.3mol÷2L=0.15mol/L，假设平衡时c(NO)=2xmol/L，则c( N2)=c(O2)= (0.15-x)mol/L，由于在2260℃时该反应的化学平衡常数是1，c2(NO)=" c(" N2)·c(O2)，(2x)2=(0.15-x)2，解得x="0.05mol/L," 则此时得到NO的物质的量是n(NO)= 0.05mol/L×2×2L=0.2mol；用N2表示的平均反应速率为V(N2)="x÷20s=" 0.05mol/L ÷20s ="0.0025" mol·L-1·s-1；（2） N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H<0的正反应是气体体积减小的反应，在其它条件不变时，增大压强，化学平衡正向移动，N2的转化率增大，在压强不变时，升高温度，化学平衡向吸热的逆反应方向移动，所以T1>T2；故A错误；B正确；温度T1>T2； （3） 在阴极N2获得电子，与其中的H+结合形成NH3，所以阴极的电极反应式为N2 + 6H+ + 6e- = 2NH3。 （4） ①－②×3+③×4，整理可得2N2(g) + 6H2O(l)4NH3(aq) + 3O2(g) △H =2△H1-3△H2+4△H3。