Question

【题目】氨是氮循环过程中的重要物质，氨的合成是目前普遍使用的人工固氮方法。

（1）根据如图提供的信息，写出该反应的热化学方程式___，如图的曲线中__（填“a”或“b”）表示加入铁触媒（催化剂）的能量变化曲线。

（2）在恒容容器中，下列描述中能说明上述反应已达平衡的是___。

A．3υ(H2)正＝2υ(NH3)逆

B．单位时间内生成nmolN2的同时生成2nmolNH3

C．容器内气体的密度不随时间的变化而变化

D．容器内压强不随时间的变化而变化

（3）500℃、50MPa时，在容积为1L的容器中加入1molN2、3molH2，反应达平衡后测得平衡常数为K，此时N2的转化率为a。则K和a的关系是K＝___。

（4）1998年希腊亚里斯多德大学的两位科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷（能传递H+），实现了高温常压下高转化率的电解合成氨。其实验装置如图。阴极的电极反应式为___。

Answer 1

【答案】N2(g)+3H2(g)2NH3(g)；ΔH＝－92kJ·mol-1 b BD N2＋6H+＋6e－=2NH3

【解析】

(1)根据图1计算出反应热，写出热化学方程式．注意物质状态，反应热符号等；催化剂能降低反应的活化能；

(2)根据平衡状态的判断依据判断；只要满足正反应速率等于逆反应速率，即可判断；

(3)根据“三行式”来进行计算得出结论；

(4)电解池的阴极发生得电子的还原反应，在合成氨中，氮气得电子，酸性条件下生成氨气。

(1)由图1可知，1molN2(g)与3molH2(g)完全反应生成2molNH3(g)的反应热为508kJ/mol-600kJ/mol=-92kJ/mol，所以合成氨的热化学反应方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H═-92kJ/mol，催化剂能降低反应的活化能，b活化能较低，故答案为b；

(2)A．3υ(H2)正=2υ(NH3)逆说明：v(NH3)逆：v(H2)正═3：2不等于对应化学计量数之比，即正反应速率不等于逆反应速率，故A错误；

B．单位时间内生成nmolN2的同时生成2n molNH3说明正反应速率等于逆反应速率，故B正确；

C．体积不变，气体的质量不变，密度也会不变，用密度不变无法区分非平衡状态和平衡状态，故C错误；

D．反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)是反应前后气体的总物质的量不相等的反应，当体积固定时，根据阿伏伽德罗定律可知，温度、体积相同时，气体的物质的量之比等于压强之比，容器内气压不随时间变化，说明气体的总物质的量不再发生变化，即说明可逆反应达到了化学平衡状态，故D正确；

故答案为BD；

(3)根据题意：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

初始物质的量浓度：1 3 0

变化物质的量浓度：a 3a 2a

平衡物质的量浓度：1-a 3-3a 2a

则平衡常数为K===；

(4)电解池的阴极发生得电子的还原反应，在合成氨中，氮气得电子，所以阴极反应为：N2+6H++6e-=2NH3。