Question

氨是一种重要的化工原料，氨的合成和应用是当前的重要研究内容之一．
（1）一定条件下，在一个密闭容器中充入气体：N₂2mol、H₂6mol，达平衡后N₂的转化率为50%，同时放热92.3KJ．该反应的热化学方程式为：

 

．
（2）传统哈伯法合成氨工艺中相关的反应式为：N₂+3H₂

催化剂

△

2NH₃．
①该反应的平衡常数K的表达式为：K=

 

．升高温度，K值

 

（填“增大”“减小”或“不变”）．
②不同温度、压强下，合成氨平衡体系中NH₃的物质的量分数见下表（N₂和H₂的起始物质的量之比为1：3）．分析表中数据，

 

（填温度和压强）时H₂转化率最高，实际工业生产中不选用该条件的主要原因是

 

．

氨的平衡      压强（MP）含量% 温度（℃）	0.1	10	20	30	60	100
200	15.3	81.5	86.4	89.9	95.4	98.8
300	2.2	52.0	64.2	71.0	84.2	92.6
400	0.4	25.1	38.2	47.0	65.2	79.8
500	0.1	10.6	19.1	26.4	42.2	57.5
600	0.05	4.5	9.1	13.8	23.1	31.4

③下列关于合成氨说法正确是

 

（填字母）
A．使用催化剂可以提高氮气的转化率
B．寻找常温下的合适催化剂是未来研究的方向
C．由于△H＜0、△S＞0，故合成氨反应一定能自发进行
（3）最近美国Simons等科学家发明了不必使氨先裂化为氢就可直接用于燃料电池的方法．其装置为用铂黑作为电极，加入电解质溶液中，一个电极通入空气，另一电极通入氨气．其电池反应为4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O，你认为电解质溶液应显

 

 性（填“酸性”、“中性“、“碱性”），写出负极电极反应式

 

．
（4）工业上净化处理铬污染方法之一是：将含K₂Cr₂O₇酸性废水放入电解槽内，加入适量的NaCl，以Fe和石墨为电极进行电解．经过一段时间后，生成Cr（OH）₃和Fe（OH）₃沉淀除去（已知K_sp[Fe（OH）₃]=4.0×10^-38，K_sp[Cr（OH）₃]=6.0×10^-31）．
已知电解后的溶液中c（Fe³⁺）为2.0×10^-13mol/L，则溶液中c（Cr³⁺）为

 

mol/L．

Answer 1

考点：化学平衡的影响因素,原电池和电解池的工作原理,化学平衡常数的含义,难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质

专题：

分析：（1）根据热化学方程式的意义以及书写方法来回答判断；
（2）反应的平衡常数K等于产物平衡浓度系数次方之积和反应物平衡浓度系数次方之积的比值；根据温度和K之间的关系来回答；
（3）根据影响化学反应的方向和平衡移动的因素来回答；
（4）根据电解后溶液中c（Fe³⁺），由K_sP[Fe（OH）₃]计算溶液中c（OH^-），再根据K_sP[Cr（OH）₃]计算溶液中c（Cr³⁺）．

解答： 解：（1）N₂2mol、H₂6mol，达平衡后N₂的转化率为50%，同时放热92.3KJ，即：N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92.3KJ/mol，
故答案为：N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92.3KJ/mol；
（2）①反应的平衡常数K=

c2(NH3)

c(N2)?c3(H2)

，反应是放热反应，升高温度，K减小，故答案为：

c2(NH3)

c(N2)?c3(H2)

；减小；
②平衡正向进行可以使H₂转化率最高，即在高温高压下有利于反应的正向进行，但是压强太高生产设备条件难以实现，所以选择200℃、100MPa，
故答案为：200℃、100MPa；压强太高生产设备条件难以实现；
③A．使用催化剂可以加快反应速率，但是不会提高氮气的转化率，故A错误；
B．寻找常温下的合适催化剂可以加快反应速率，这是未来研究的方向，故B正确；
C．根据反应自发进行的条件：△H-T△S＜0，该反应的△S＜0，需在一定温度下才能进行，故C错误；
故选B；
（3）氨气为碱性气体，易与酸反应，所以电解质溶液应呈碱性，负极发生氧化反应，氨气被氧化生产氮气，电极反应式为2NH₃-6e^-+6OH^-=N₂+6H₂O，
故答案为：碱；2NH₃-6e^-+6OH^-=N₂+6H₂O；
（4）电解后溶液中c（Fe³⁺）=2.0×10^-13mol/L，则溶液中c³（OH^-）=

4×10-38

2×10-13

mol/L=2×10^-25mol/L，故溶液中c（Cr³⁺）=

6×10-31

2×10-25

mol/L=3×10^-6mol/L，
故答案为：3×10^-6．

点评：本题考查化学平衡、电化学等知识，题目难度中等，本题影响化学平衡的因素，把握电极反应式的书写．