Question

【題目】氨氣在農(nóng)業(yè)和國防工業(yè)都有很重要的作用，歷史上諾貝爾化學(xué)獎曾經(jīng)有3次頒給研究氮?dú)馀c氫氣合成氨氣的化學(xué)家。

(1)下圖表示了298K時氮?dú)馀c氫氣合成氨反應(yīng)過程中的能量變化，據(jù)此請回答

①寫出氮?dú)夂蜌錃夂铣砂钡臒峄瘜W(xué)方程式：_____________。

②對于合成氨的反應(yīng)下列說法正確的是_____________(填編號)。

A.該反應(yīng)在任意條件下都可以自發(fā)進(jìn)行

B.加入催化劑，能使該反應(yīng)的E和△H都減小

C.若該反應(yīng)在298K、398K時的化學(xué)平衡常數(shù)分別為K1、K2，則K1＞K2

D.該反應(yīng)屬于人工固氮

(2)現(xiàn)在普遍應(yīng)用的工業(yè)合成氨的方法為N2+3H22NH3，是哈伯于1905年發(fā)明的，但此法達(dá)到平衡時反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率不高。

①能使該反應(yīng)的反應(yīng)速率增大，且平衡向正反應(yīng)方向移動的措施是_________________。

A.使用的更高效催化劑 B.升高溫度

C.及時分離出氨氣 D.充入氮?dú)�，增大氮�(dú)獾臐舛龋ū３秩萜黧w積不變）

②若在某溫度下，2L的密閉容器中發(fā)生N2+3H22NH3的反應(yīng)，左下圖表示N2的物質(zhì)的量隨時間的變化曲線。用H2表示0~10min內(nèi)該反應(yīng)的平均速率v(H2)=_______________。從11min起，壓縮容器的體積為1L，則n(N2)的變化曲線為_____________________。

A. a B.b C.c D.d

(3)隨著對合成氨研究的發(fā)展，2001年兩位希臘化學(xué)家提出了電解合成氨的方法，即在常壓下把氫氣和用氦氣稀釋的氮?dú)�，分別通入一個加熱到500℃的電解池中，采用高質(zhì)子導(dǎo)電性的SCY陶瓷(能傳遞H+)為介質(zhì)里，用吸附在它內(nèi)外表面上的金屬鈀多晶薄膜作電極，實(shí)現(xiàn)了常壓、570℃條件下高轉(zhuǎn)化率的電解法合成氮（裝置如右上圖）。則鈀電極上的電極反應(yīng)式是_____________________。

Answer 1

【答案】 N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92kJ/mol CD D 0.06mol/(L·min) D N2+6H++6e-=2NH3

【解析】（1）①由圖可知，1molN2（g）與3molH2（g）完全反應(yīng)生成2molNH3（g）的反應(yīng)熱為508kJ/mol-600kJ/mol=-92kJ/mol，所以合成氨的熱化學(xué)反應(yīng)方程式為：N2（g）+3H2（g） 2NH3（g）△H=-92kJ/mol；②A、該反應(yīng)為焓減熵減，△H-T△S＜0，反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，故應(yīng)在低溫下可能自發(fā)進(jìn)行，選項(xiàng)A錯誤；B、加入催化劑降低活化能，不影響反應(yīng)熱，選項(xiàng)B錯誤；C、該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)移動，平衡常數(shù)降低，選項(xiàng)C正確；D、工業(yè)合成氨是人工固氮，選項(xiàng)D正確。答案選CD；（2）①A、使用的更高效催化劑，反應(yīng)加快，不影響平衡移動，選項(xiàng)A錯誤；B、升高溫度，反應(yīng)加快，平衡向吸熱反應(yīng)移動，即向逆反應(yīng)移動，選項(xiàng)B錯誤；C、降低生成物濃度，速率降低，平衡向正反應(yīng)移動，選項(xiàng)C錯誤；D、沖入氮?dú)猓�增大氮�(dú)獾臐舛�，速率加快，平衡向體積減小方向移動，即平衡向正反應(yīng)移動，選項(xiàng)D正確。答案選D；②由圖2可知，0～10min內(nèi)氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量變化為0.6mol-0.2mol=0.4mol，所以v（N2）==0.02mol/（Lmin），速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，所以v（H2）=3v（N2）=3×0.02mol/（Lmin）=0.06mol/（Lmin），壓縮體積，增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)移動，改變瞬間n（N2）不變，平衡時n（N2）減小，故選D；

（3）由圖3可知，氮?dú)庠阝Z電極放電生成氨氣，所以鈀電極為陰極，在電解池中，陰極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，氮?dú)獾秒娮拥倪^程為：N2+6e-+6H+=2NH3。