Question

【題目】氨是化學(xué)實(shí)驗(yàn)室及化工生產(chǎn)中的重要物質(zhì)，應(yīng)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(jìn)行合成氨反應(yīng)，起始投料時(shí)各物質(zhì)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(jìn)行反應(yīng)，測得達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)H2的轉(zhuǎn)化率為40%，則該溫度下合成氨反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為_____________。

②按投料Ⅱ進(jìn)行反應(yīng)，起始時(shí)反應(yīng)進(jìn)行的方向?yàn)?/span>________（填“正向”或“逆向”）。

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

（2）L（L1、L2）、X可分別代表壓強(qiáng)或溫度。下圖表示L一定時(shí)，合成氨反應(yīng)中H2(g)的平衡轉(zhuǎn)化率隨X的變化關(guān)系。

ⅰ X代表的物理量是______。

ⅱ 判斷L1、L2的大小關(guān)系，并簡述理由：______。

（3）電化學(xué)氣敏傳感器可用于監(jiān)測環(huán)境中NH3的含量，其工作原理示意圖如下：

① 電極b上發(fā)生的是______反應(yīng)（填“氧化”或“還原”）

② 寫出電極a的電極反應(yīng)式：_________。

Answer 1

【答案】K= 逆向 減小 溫度 L2﹥L1，其他條件相同時(shí)，增大壓強(qiáng)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(zhuǎn)化率 。 還原 2NH3－6e－＋6OH－ = N2＋6H2O

【解析】

（1）根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式

（1）① N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)

起始濃度（mol/L） 1 3 0

轉(zhuǎn)化濃度（mol/L） 0.4 1.2 0.8

平衡濃度（mol/L） 0.6 1.8 0.8

因?yàn)楹铣砂狈磻?yīng)的平衡常數(shù)=生成物濃度的冪次方之積比上反應(yīng)物濃度的冪次方之積，所以N2（g）+3H2（g）2NH3（g）的平衡常數(shù)表達(dá)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?qū)�氨氣完全轉(zhuǎn)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(jìn)行反應(yīng)，起始時(shí)反應(yīng)進(jìn)行的方向?yàn)槟嫦�，故答案為：逆�?/span>。

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

（2）i.由圖可知，X越大，氫氣轉(zhuǎn)化率越低，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動，則氫氣轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化率小，壓強(qiáng)大，平衡正向移動，氫氣轉(zhuǎn)化率大，圖中等溫度時(shí)L2對應(yīng)的氫氣轉(zhuǎn)化率大，則壓強(qiáng)L1＜L2，故答案為：L1＜L2；其他條件相同時(shí)，增大壓強(qiáng)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(zhuǎn)化率。

（3）①Pt電子通入氨氣生成氮?dú)猓�說明氨氣被氧化，為原電池負(fù)極，則b為正極，氧氣得電子被還原發(fā)生還原反應(yīng)，故答案為：還原。

②因?yàn)?/span>a極為負(fù)極，負(fù)極是氨氣發(fā)生氧化反應(yīng)變成氮?dú)猓��?/span>OH﹣向a極移動參與反應(yīng)，故電極反應(yīng)式為2NH3﹣6e﹣+6OH﹣=N2+6H2O，故答案為：2NH3﹣6e﹣+6OH﹣=N2+6H2O。