Question

【題目】氨氣有廣泛用途，工業上利用反應N2(g)+3H2(g)2NH3(g) H<0合成氨，回答以下問題：

（1）某小組為了探究外界條件對反應的影響，以c0 mol/L H2參加合成氨反應，在a、b兩種條件下分別達到平衡，如圖A。

①a條件下，0～t0的平均反應速率v(H2)=_____________mol·L-1·min-1。

②相對a而言，b可能改變的條件是________________。

③在a條件下t1時刻將容器體積壓縮至原來的1/2，t2時刻重新建立平衡狀態。請在答題卡相應位置畫出t1時刻后c(H2)的變化曲線并作相應的標注。_____________

（2）某小組往一恒溫恒壓容器充入9mol N2和23mol H2模擬合成氨反應，圖B為不同溫度下平衡混合物中氨氣的體積分數與總壓強（p）的關系圖。

① 比較T1、T3的大小T1__________T3（填“<”或“>”）。

②分析體系在T2、60MPa下達到的平衡，此時N2的平衡分壓為_______MPa（分壓＝總壓×物質的量分數）；列式表示此時的平衡常數Kp=______________。（用平衡分壓代替平衡濃度，不要求計算結果）

（3）有人利用NO2和NH3構成電池的方法，既能實現有效消除氮氧化物的排放減少環境污染，又能充分利用化學能進行粗銅精煉，如圖C所示，d極為粗銅。

① a極通入________(填化學式)；

② b極電極反應為_____________________________。

Answer 1

【答案】 （c0-c1）/t0 增大c(N2) < 9 NO2 2NH3—6e—+6OH—=N2+6H2O

【解析】（1）①根據圖像可知，0～t0的平均反應速率v(H2)=（c0-c1）/t0 mol·L-1·min-1；正確答案：（c0-c1）/t0。

②從圖像可出：達到平衡時，氫氣的平衡濃度變小，時間縮短，速率加快；增大壓強，平衡右移，但是氫氣濃度增大，與題意矛盾；增加氮氣的濃度，平衡右移，氫氣的轉化率增大，速率加快，符合題意；正確答案：增大c(N2)。

③體積縮小1/2，氫氣的濃度會從c1突增到2 c1，然后根據縮小體積、增大壓強，平衡右移，氫氣的濃度減少但始終在c1與2 c1之間；正確答案：。

（2）①該反應為放熱反應，當壓強不變的情況下，降低溫度，平衡右移，氨氣的體積分數增大，從圖像看出，T1小于T3；正確答案：<。

②設氮氣的變化量為xmol,根據反應

N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

起始量 9 23 0

變化量 x 3 x 2 x

平衡量 9- x 23-3x 2 x

氨氣的體積分數= 2x÷(9- x+ 23-3x+2x)=60%,解之x=6mol；把x=6帶入下式可得：N2的物質的量分數=（9- x）÷(9- x+ 23-3x+2x)=3/20，此時N2的平衡分壓為60×3/20=9；H2的物質的量分數=（23-3x）÷(9- x+ 23-3x+2x)=1/4, 此時H2的平衡分壓為60×1/4=15；NH3的物質的量分數60%，此時NH3的平衡分壓為60×60%=36；此時的平衡常數Kp=；正確答案：9；。

（3）粗銅精煉中，粗銅做電解池的陽極，因此與d 極相連的a極為原電池的正極，發生還原反應，NO2和NH3反應生成氮氣和水，NO2中+4價氮元素降低到0價，被還原；因此a極通入NO2；b極為原電池的負極，氨氣在此極發生氧化反應生成氮氣，極反應為2NH3—6e—+6OH—=N2+6H2O；正確答案：NO2；2NH3—6e—+6OH—=N2+6H2O。