Question

科學(xué)家一直致力于“人工固氨”的新方法研究．目前合成氨技術(shù)原理為：
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）+92.4kJ/mol
673K，30MPa下，上述合成氨反應(yīng)中n（NH₃）和n（H₂）隨時間變化的關(guān)系如圖1所示．

（1）下列敘述正確的是

AC

A．點a的正反應(yīng)速率比點b的大
B．點c處反應(yīng)達(dá)到平衡
C．點d和點e處的n （N₂）相同
D．773K，30MPa 下，反應(yīng)至t₂時刻達(dá)到平衡，則n（NH₃）比圖中e點的值大
（2）在容積為2.0L恒容得密閉容器中充入0.80mol N₂（g）和1.60mol H₂（g），673K、30MPa下達(dá)到平衡時，NH₃的體積分?jǐn)?shù)為20%．該條件下，N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）的平衡常數(shù)值為：

1.07

．
（3）K值越大，表明反應(yīng)達(dá)到平衡時

C

．
A．H₂的轉(zhuǎn)化率一定越高    B．NH₃的產(chǎn)量一定越大    C．正反應(yīng)進(jìn)行得越完全    D．化學(xué)反應(yīng)速率越大
（4）1998年希臘亞里斯多德大學(xué)的兩位科學(xué)家采用高質(zhì)子導(dǎo)電性的SCY陶瓷（能傳遞H⁺），實現(xiàn)了高溫、常壓下高轉(zhuǎn)化率的電解合成氨．其實驗裝置如圖2．陽極的電極反應(yīng)為：H₂-2e→2H⁺，則陰極的電極反應(yīng)為：

N₂+6H⁺+6e^-=2NH₃

．

Answer 1

分析：（1）A．濃度越大反應(yīng)速率越快；
B．a(chǎn)、b、c之后氫氣的物質(zhì)的量繼續(xù)變化，未達(dá)到平衡，反應(yīng)向正反進(jìn)行；
C．d、e對應(yīng)氫氣、氨氣的物質(zhì)的量不變，處于平衡狀態(tài)；
D．該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度升高平衡向逆反應(yīng)移動；
（2）令轉(zhuǎn)化的氮氣的物質(zhì)的量為ymol，利用三段式表示出平衡時各組分的物質(zhì)的量，根據(jù)氨氣的體積分?jǐn)?shù)列方程計算y的值，計算平衡濃度，倒入平衡常數(shù)表達(dá)式計算；
（3）K值越大，表示反應(yīng)進(jìn)行程度大，但該溫度下不一定反應(yīng)發(fā)生，氫氣的轉(zhuǎn)化率與氮氣、氫氣的投入量等有關(guān)，轉(zhuǎn)化率不一定高，氨氣的產(chǎn)率與與氮氣、氫氣的投入量等有關(guān)，產(chǎn)量不一定大；
（4）電解池的陰極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，在合成氨中，氮氣得電子，酸性條件下生成氨氣．

解答：解：（1）A．a(chǎn)點反應(yīng)物的濃度大于b點，濃度越大反應(yīng)速率越快，故a點反應(yīng)速率更大，故A正確；
B．點c之后氫氣的物質(zhì)的量繼續(xù)減小，未達(dá)到平衡，反應(yīng)向正反進(jìn)行，故B錯誤；
C．d、e對應(yīng)氫氣、氨氣的物質(zhì)的量不變，處于平衡狀態(tài)，點d和點e處的n （N₂）相同，故C正確；
D．該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度升高平衡向逆反應(yīng)移動，氨氣的物質(zhì)的量減小，故D錯誤；
故選AC；
（2）令平衡時轉(zhuǎn)化的氮氣的物質(zhì)的量為ymol，則：
            N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
開始（mol）：0.8     1.6       0
變化（mol）：x        3x       2x
平衡（mol）：0.8-x   1.6-3x    2x
故

2x

0.8-x+1.6-3x+2x

=20%，解得x=0.2，
故 N₂、H₂、NH₃的平衡濃度分別為

0.8mol-0.2mol

2L

=0.3mol/L、

1.6mol-3×0.2mol

2L

=0.5mol/L、

2×0.2mol

2L

=0.2mol/L
故該溫度下平衡常數(shù)k=

0．22

0.3×0．53

=1.07，
故答案為：1.07；
（3）A．氫氣的轉(zhuǎn)化率與氮氣、氫氣的投入量等有關(guān)，K值大，氫氣轉(zhuǎn)化率不一定高，故A錯誤；
B．氨氣的產(chǎn)率與與氮氣、氫氣的投入量等有關(guān)，K值大，氨氣的產(chǎn)量不一定大，故B錯誤；
C．K值越大，表示反應(yīng)進(jìn)行程度大，即正反應(yīng)進(jìn)行得越完全，故C正確；
D．K值越大，表示反應(yīng)進(jìn)行程度大，但該溫度下不一定反應(yīng)發(fā)生，反應(yīng)速率不一定大，故D錯誤；
故選C；
（4）電解池的陰極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，在合成氨中，氮氣得電子，所以陰極反應(yīng)為：N₂+6H⁺+6e^-=2NH₃，
故答案為：N₂+6H⁺+6e^-=2NH₃．

點評：本題考查化學(xué)平衡圖象、化學(xué)平衡常數(shù)計算與意義、電解原理等，難度不大，注意理解平衡常數(shù)的意義．