Question

氨是一種重要的化工原料，氨的合成和應(yīng)用是當(dāng)前的重要研究內(nèi)容之一。

（1）傳統(tǒng)哈伯法合成氨工藝中相關(guān)的反應(yīng)式為：  。

①該反應(yīng)的平衡常數(shù)K的表達式為：K＝_________。升高溫度，K值________（填“增大”“減小”或“不變”）。

②不同溫度、壓強下，合成氨平衡體系中NH₃的物質(zhì)的量分數(shù)見下表（N₂和H₂的起始物質(zhì)的量之比為1：3）。分析表中數(shù)據(jù)，__________（填溫度和壓強）時H₂轉(zhuǎn)化率最高，實際工業(yè)生產(chǎn)不選用該條件的主要原因是________________。

③下列關(guān)于合成氨說法正確是___________（填字母）

A. 使用催化劑可以提高氮氣的轉(zhuǎn)化率

B. 尋找常溫下的合適催化劑是未來研究的方向

C. 由于△H<0、△S>0，故合成氨反應(yīng)一定能自發(fā)進行

（2）最近美國Simons等科學(xué)家發(fā)明了不必使氨先裂化為氫就可直接用于燃料電池的方法。它既有液氫燃料電池的優(yōu)點，又克服了液氫不易保存的不足。其裝置為用鉑黑作為電極，加入電解質(zhì)溶液中，一個電極通人空氣，另一電極通入氨氣。其電池反應(yīng)為

你認為電解質(zhì)溶液應(yīng)顯______性（填“酸性”、“中性”、“堿性”），寫出負極電極反應(yīng)式________。

 

Answer 1

【答案】

（12分）（1）①K＝（1分）  減少（1分）     ②200℃、100MPa（2分）

溫度低速率慢，而壓強太高生產(chǎn)設(shè)備條件難以實現(xiàn)（2分）  ③B（2分）

（2）堿性（2分） （2分）

【解析】

試題分析：（1）①化學(xué)平衡常數(shù)是在一定條件下，當(dāng)可逆反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，生成物濃度的冪之積和反應(yīng)物濃度的冪之積的比值，則根據(jù)反應(yīng)的方程式可知，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝。正方應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動，所以K值減小。

②根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，在溫度為200℃、壓強為100MPa時，氨氣的含量最高。由于溫度低速率慢，而壓強太高生產(chǎn)設(shè)備條件難以實現(xiàn)，所以實際工業(yè)生產(chǎn)不選用該條件。

③催化劑不能改變平衡狀態(tài)，只能改變反應(yīng)速率，A不正確；尋找常溫下的合適催化劑是未來研究的方向，B正確；根據(jù)方程式可知，該反應(yīng)的熵值是減小，需要在一定條件下才能自發(fā)進行的，C不正確，答案選B。

（2）由于氨氣是堿性氣體，能和酸反應(yīng)生成銨鹽，所以電解質(zhì)溶液應(yīng)顯堿性。原電池中負極失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，則氨氣在負極通入，電極反應(yīng)式是2NH₃－6e^－＋6OH^－＝N₂＋3H₂O。

考點：考查化學(xué)平衡常數(shù)、外界條件對平衡狀態(tài)的影響、工業(yè)生產(chǎn)條件的控制以及原電池電極反應(yīng)式的書寫等

點評：該題是高考中的常見考點和題型，屬于中等難度試題的考查，試題綜合性強，側(cè)重對學(xué)生能力的培養(yǎng)和解題方法的指導(dǎo)與訓(xùn)練，旨在考查學(xué)生靈活運用基礎(chǔ)知識解決實際問題的能力，有利于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力和發(fā)散思維能力，提升學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)。