Question

【題目】氨是化學實驗室及化工生產中的重要物質，應用廣泛。N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.2kJ/mol

（1）在恒溫恒容密閉容器中進行合成氨反應，起始投料時各物質濃度如下表：

	N2	H2	NH3
投料Ⅰ	1.0 mol/L	3.0 mol /L	0
投料Ⅱ	0.5 mol/L	1.5 mol/L	1.0 mol/L

①按投料Ⅰ進行反應，測得達到化學平衡狀態時H2的轉化率為40%，則該溫度下合成氨反應的平衡常數表達式為_____________。

②按投料Ⅱ進行反應，起始時反應進行的方向為________（填“正向”或“逆向”）。

③若升高溫度，則合成氨反應的化學平衡常數________（填“變大”、“變小”或“不變”）。

（2）L（L1、L2）、X可分別代表壓強或溫度。下圖表示L一定時，合成氨反應中H2(g)的平衡轉化率隨X的變化關系。

ⅰ X代表的物理量是______。

ⅱ 判斷L1、L2的大小關系，并簡述理由：______。

（3）電化學氣敏傳感器可用于監測環境中NH3的含量，其工作原理示意圖如下：

① 電極b上發生的是______反應（填“氧化”或“還原”）

② 寫出電極a的電極反應式：_________。

Answer 1

【答案】K= 逆向 減小 溫度 L2﹥L1，其他條件相同時，增大壓強有利于平衡向氣體體積縮小的方向移動，從而提高H2(g)的平衡轉化率 。 還原 2NH3－6e－＋6OH－ = N2＋6H2O

【解析】

（1）根據平衡常數表達式

（1）① N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)

起始濃度（mol/L） 1 3 0

轉化濃度（mol/L） 0.4 1.2 0.8

平衡濃度（mol/L） 0.6 1.8 0.8

因為合成氨反應的平衡常數=生成物濃度的冪次方之積比上反應物濃度的冪次方之積，所以N2（g）+3H2（g）2NH3（g）的平衡常數表達式為K=c2（NH3）/c（N2）c3（H2）=0.82/（1.82×0.6），故答案為：K=0.82/（1.82×0.6）。

②按投料Ⅱ將氨氣完全轉化到右邊，則與投料Ⅰ完全相同，為完全等效平衡，所以按投料Ⅱ進行反應，起始時反應進行的方向為逆向，故答案為：逆向。

③由題可知，合成氨為放熱反應，所以升高溫度平衡向逆反應方向移動，所以反應的化學平衡常數變小，故答案為：減小。

（2）i.由圖可知，X越大，氫氣轉化率越低，升高溫度平衡向逆反應方向移動，則氫氣轉化率減小，則X表示溫度，故答案為：溫度。

ii.由N2（g）+3H2（g）2NH3（g）△H＜0，溫度高，氫氣轉化率小，壓強大，平衡正向移動，氫氣轉化率大，圖中等溫度時L2對應的氫氣轉化率大，則壓強L1＜L2，故答案為：L1＜L2；其他條件相同時，增大壓強有利于平衡向氣體體積縮小的方向移動，從而提高H2(g)的平衡轉化率。

（3）①Pt電子通入氨氣生成氮氣，說明氨氣被氧化，為原電池負極，則b為正極，氧氣得電子被還原發生還原反應，故答案為：還原。

②因為a極為負極，負極是氨氣發生氧化反應變成氮氣，且OH﹣向a極移動參與反應，故電極反應式為2NH3﹣6e﹣+6OH﹣=N2+6H2O，故答案為：2NH3﹣6e﹣+6OH﹣=N2+6H2O。