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。

（1）已知25℃時：N2(g) ＋ O2(g) 2NO(g) ΔH = +183 kJ/mol

2H2(g) ＋ O2(g) === 2H2O(l) ΔH = －571.6 kJ/mol

4NH3(g) ＋ 5O2(g) === 4NO(g) ＋6H2O(l) ΔH = －1164.4 kJ/mol

則 N2(g) ＋ 3H2(g) 2NH3(g) ΔH = ___________ kJ/mol

（2）在恒溫恒容體系中進行的合成氨反應，下列能說明該反應已達到平衡狀態的是___________

A．容器內N2、H2、NH3的濃度之比為1︰3︰2

B．3v（N2）正＝v（H2）逆

C．容器內壓強保持不變

D．生成1mol N2的同時消耗2molNH3

（3）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K=_________________（只需代入數據，不用計算結果）

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”）

（4）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，寫出電極a的電極反應式：________________________

Answer 1

【答案】-92.2BC0.82/（1.83×0.6）逆向4NH3 -12e- +12OH- =2N2+12H2O

【解析】試題分析：（1）根據蓋斯定律計算；

（2）根據平衡狀態的含義分析解答；

（3）根據平衡常數的概念計算；依據等效平衡分析；

（4）根據原電池工作原理解答。

解析：（1）已知25℃時：①N2(g) ＋ O2(g) 2NO(g) ΔH = +183 kJ/mol

②2H2(g) ＋ O2(g) ＝2H2O(l) ΔH = －571.6 kJ/mol

③4NH3(g) ＋ 5O2(g) ＝4NO(g) ＋6H2O(l) ΔH = －1164.4 kJ/mol

則 根據蓋斯定律①+②×3/2-1/2×③即得到N2(g) ＋ 3H2(g) 2NH3(g) ΔH =－92.2kJ/mol；

（2）A．容器內N2、H2、NH3的濃度之比為1︰3︰2并不能說明正逆反應速率相等，則不一定達到平衡狀態，A錯誤；B．3v（N2）正＝v（H2）逆表示正逆反應速率相等，達到平衡狀態，B正確；C．正反應體積減小，容器內壓強保持不變 說明反應達到平衡狀態，C正確；D．生成1mol N2的同時消耗2molNH3均表示逆反應速率，不能說明反應達到平衡狀態，D錯誤，答案愛信BC。

（3）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，所以該反應的平衡常數表達式為K=c2(NH3) /c3(H2)c(N2)=0.82/(1.83×0.6）；

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；

（4）Pt電極通入氨氣生成氮氣，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。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。