Question

【题目】合成氨在生产中具有重要意义。请按要求回答下列问题。

（1）已知反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H<0。向恒温恒容密闭的反应容器中投料1molN2、3molH2，在不同温度下分别达平衡时，混合气中NH3的物质的量分数随压强变化的曲线如图所示:

①曲线A、B、C对应的温度是由低到高依次是(填代表曲线的字母)_______。图中X、Y、Z点的平衡常数大小关系(填“>”“<”或“=”):K(X)__K(Y)_____K(Z).

②既能加快化学反应速率有能提高H2的转化率的措施有_______。

③Y点对应的H2的转化率是_______；若仅将起始投料均加倍，其他条件不变，达新平衡时，则H2的转化率将会(填“升高”、“降低”或“不变”) _______ 。

（2）电解法合成氨因其原料转化率大幅度提高，有望代替传统的工业合成氨工艺。电解法合成氨的两种原理及装置如图甲和图乙所示:

①图甲a电极上的电极反应式为_______图乙d电极上的电极反应式为_______。

②若图甲和图乙装置的通电时间相同、电流强度相等，电解效率分别为80%和60%，则两种装置中产生氨气的物质的量之比为_______。

Answer 1

【答案】 A<B<C = > 加压或增大N2的浓度 75% 升高 H2-2e-=2H+ N2+3H2O+6e-=2NH3+3O2- 4:3

【解析】（1）因为正反应是吸热反应，相同压强下，投料相同升高温度平衡逆向移动，氨气的含量减小，所以①曲线A、B、C对应的温度是由低到高依次是. A<B<C。因为K只受温度影响，温度不变，化学反应平衡常数不变，图中X、Y在同一条曲线上所以平衡常数相等，Z点氨的转化率低，所以温度高，因为正反应是吸热反应，所以升高温度平衡逆向移动，平衡常数降低，所以X、Y、Z点的平衡常数大小关系K(X)=K(Y)>K(Z)。

②加快化学反应速率的因素是升高温度，增大压强、提高浓度，加催化剂；要提高H2的转化率需要化学平衡正向移动，结合两方面因素，可采取的措施有加压或增大N2的浓度。

③根据反应： N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

初始量（mol） 1 3 0

变化量（mol） x 3x 2x

Y点量（mol）1-x 3-3x 2x

Y点时氨气的质量分数为60%，所以[2x/(1-x+3-3x +2x)]100%=60% x=0.75mol，Y点对应的H2的转化率是为[(30.75mol)/3mol]100%=75%。若仅将起始投料均加倍，增大压强平衡正向移动，所以在其他条件不变，增加起始投料达新平衡时，则H2的转化率将升高。答案：75% 升高。

(2)①根据图示甲可知电解时a为阳极，氢气在阳极放电生成氢离子，电极反应式为；H2-2e-=2H+，据图示乙可知电解时d电极为阴极，氮气和水在阴极放电生成氨气和O2-，电极反应式为：N2+3H2O+6e-=2NH3+3O2-；

②图甲中阴极电极反应式为：N2+6e-+6H+=2NH3，图乙中阴极电极反应式为：N2+3H2O+6e-= 2NH3+3O2-，生成1mol氨气，反应均转移3mol电子，则通电时间相同、电流强度相等，电解效率分别为80%和60%时，图甲和图乙装置生成的氨气的物质的量之比1×80%:1×60%=4:3。