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”）。

④L（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】－92.2K＝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）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

根據蓋斯定律①+②×3/2﹣1/2×③得N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)△H＝－92.2kJ/mol；

（2）①因為平衡常數等于生成物濃度的冪次方之積與反應物濃度的冪次方之積的比值，所以N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的平衡常數表達式為K＝；

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進行反應平衡時H2的濃度為3.0mol/L×（1－40%）＝1.8mol/L＞1.5mol/L，所以按投料Ⅱ進行反應，起始時反應進行的方向為逆向；

③由（1）得出合成氨為放熱反應，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；

④i、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；

ii、由N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)△H＜0可知溫度高，氫氣轉化率減小，壓強大，平衡正向移動，氫氣轉化率增大，圖中等溫度時L2對應的氫氣轉化率增大，則壓強L1＜L2；

（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；

②因為a極為負極，負極是氨氣發生失去電子的氧化反應變成氮氣，且OH－向a極移動參與反應，故電極反應式為2NH3－6e－＋6OH－＝N2＋6H2O。