Question

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次頒給研究氮氣與氫氣合成氨的化學(xué)家．

（1）如圖1表示了298K時氮氣與氫氣合成氨反應(yīng)過程中的能量變化，據(jù)此請回答：
①寫出氮氣與氫氣合成氨的熱化學(xué)反應(yīng)方程式：______ 2NH₃（g）△H═-92kJ/mol

Answer 1

【答案】分析：（1）①根據(jù)圖1計算出反應(yīng)熱，寫出熱化學(xué)方程式．注意物質(zhì)狀態(tài)，反應(yīng)熱符號等；
②A、根據(jù)△H-T△S判斷；
B、加入催化劑降低活化能，不影響反應(yīng)熱；
C、該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向吸熱反應(yīng)移動；
D、工業(yè)合成氨是人工固氮；
（2）①A、催化劑不影響平衡移動；
B、升高溫度，平衡向吸熱反應(yīng)方向移動；
C、降低生成物濃度，速率降低，平衡向正反應(yīng)移動；
D、沖入氮氣，增大氮氣的濃度，速率加快，平衡向正反應(yīng)移動；
②根據(jù)v=計算v（N₂），再根據(jù)速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比計算v（H₂）；
壓縮體積，增大壓強，平衡向正反應(yīng)移動，改變瞬間n（N₂）不變，達平衡是n（N₂）減�。�
（3）電解池陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，據(jù)此判斷并寫出電極反應(yīng)式．
解答：解：（1））①由圖1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，
故答案為：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)進行，故應(yīng)在低溫下可能自發(fā)進行，故A錯誤；
B、加入催化劑降低活化能，不影響反應(yīng)熱，故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，故C正確；
D、工業(yè)合成氨是人工固氮，故D正確．
故選：CD；
（2）①A、使用的更高效催化劑，反應(yīng)加快，不影響平衡移動，故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，故B錯誤；
C、降低生成物濃度，速率降低，平衡向正反應(yīng)移動，故C錯誤；
D、沖入氮氣，增大氮氣的濃度，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，故D正確．
故選：D；
②由圖2可知，0～10min內(nèi)氮氣的物質(zhì)的量變化為0.6mol-0.2mol=0.4mol，所以v（N₂）==0.02mol/（L?min），
 速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比，所以v（H₂）=3v（N₂）=3×0.02mol/（L?min）=0.06mol/（L?min），
壓縮體積，增大壓強，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，
故答案為：0.06mol/（L?min）；D；
（3）由圖3可知，氮氣在鎧電極放電生成氨氣，所以鎧電極為陰極，在電解池中，陰極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，氮氣得電子的過程為：N₂+6e^-+6H⁺=2NH₃，
故答案為：N₂+6e^-+6H⁺=2NH₃．
點評：本題考查角度廣綜合性較大，涉及反應(yīng)熱、反應(yīng)速率、平衡影響因素、電解池等，要求學(xué)生具有分析和解決問題的能力，難度大．