Question

【題目】在一定體積的密閉容器中，進(jìn)行如下化學(xué)反應(yīng)：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H＜0，其化學(xué)平衡常數(shù)K與溫度t的關(guān)系如下表，完成下列問題。

t/℃	25	125	225	…
K	4.1×105	K1	K2	…

（1）該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為K=________；K1______K2（填“＞”“＜”或“＝”）；若增大壓強(qiáng)使平衡向正反應(yīng)方向移動，則平衡常數(shù)_________（填“變”或“不變”）。

（2）判斷該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是____________（填序號）：

A．2υH2（正）= 3υNH3（逆） B．混合氣體的密度保持不變

C．容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變 D．N2的消耗速率等于H2的消耗速率

E．容器中氣體的平均相對分子質(zhì)量不隨時間而變化 F．混合氣體的顏色保持不變

（3）將不同量的N2和H2分別通入到體積為2L的恒容密閉容器中，進(jìn)行上述反應(yīng)得到如下兩組數(shù)據(jù)：

實驗組	溫度（℃）	起始量（mol）		平衡量（mol）	達(dá)到平衡所需時間（min）
		N2	H2	NH3
1	650	2	4	0.9	9
2	900	1	2	0.3	0.01

實驗1中以υ(NH3)表示的反應(yīng)速率為______，實驗2的速率比實驗1快的原因是____________；

（4）有人設(shè)計采用高性能質(zhì)子導(dǎo)電材料SCY陶瓷（能傳遞H+），實現(xiàn)了常壓下既能合成氨又能發(fā)電的實驗裝置（如圖）。則其正極的電極反應(yīng)為_____________。

Answer 1

【答案】 ＞ 不變 A、C、E 0.05mol/(Lmin) 實驗2溫度高于實驗1 N2+6e-+6H+=2NH3

【解析】

（1）在一定體積的密閉容器中，進(jìn)行如下化學(xué)反應(yīng)：N2（g）+3H2（g）2NH3（g）△H＜0，平衡常數(shù)計算表達(dá)式K= ；反應(yīng)是放熱反應(yīng)，依據(jù)圖表數(shù)據(jù)分析，溫度升高，平衡逆向進(jìn)行，平衡常數(shù)減小，壓強(qiáng)增大平衡正向進(jìn)行但平衡常數(shù)不變；

（2）平衡標(biāo)志最根本的依據(jù)是正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率，反應(yīng)混合物中各組分的含量保持不變；

A、速率之比等于系數(shù)之比，2υH2（正）=3υNH3（逆），說明氨氣的正反應(yīng)速率等于氨氣的逆反應(yīng)速率，反應(yīng)達(dá)到平衡，選項A符合；

B、反應(yīng)體系中物質(zhì)的質(zhì)量始終不變，體積不變，密度始終不變，混合氣體的密度保持不變不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，選項B不符合；

C．該反應(yīng)反應(yīng)前后氣體分子物質(zhì)的量減小，反應(yīng)進(jìn)行過程中容器內(nèi)壓強(qiáng)減小，容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，選項C符合；

D．N2的消耗速率等于H2的消耗速率，說明反應(yīng)沒有達(dá)到平衡狀態(tài)，選項D不符合；

E．氣體平均摩爾質(zhì)量= 混合氣體總質(zhì)量÷總物質(zhì)的量 ，反應(yīng)體系中物質(zhì)的質(zhì)量始終不變，該反應(yīng)反應(yīng)前后氣體分子物質(zhì)的量減小，反應(yīng)進(jìn)行過程中氣體的平均相對分子質(zhì)量增大，容器中氣體的平均相對分子質(zhì)量不隨時間而變化能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，選項E符合；

F．混合氣體是無色混合氣體，混合氣體的顏色保持不變不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，選項F不符合；

故答案為：A、C、E；

（3）實驗1中以υ（NH3）表示的反應(yīng)速率= = =0.05mol/(Lmin)；根據(jù)表中數(shù)據(jù)，實驗2中反應(yīng)物濃度比實驗1小，實驗2的溫度比實驗1高，實驗2的速率比實驗1快的原因是：實驗2的溫度比實驗1高，故答案為：實驗2溫度高于實驗1；

（4）合成氨的反應(yīng)為，N2+3H22NH3。原電池中負(fù)極是物質(zhì)失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極是物質(zhì)得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，所以正極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是N2，得到電子與氫離子結(jié)合生成氨氣；電極反應(yīng)式為：N2+6e-+6H+=2NH3，故答案為：N2+6e-+6H+=2NH3 。