Question

（2010?寶雞三模）合成氨對(duì)化學(xué)工業(yè)和國(guó)防工業(yè)具有重要意義，尋找方便廉價(jià)的合成氨方法自然成為化學(xué)科技工作者的研究方向．
請(qǐng)回答下列有關(guān)合成氨反應(yīng)的有關(guān)問(wèn)題：
（1）在一定溫度和催化劑下，將3.2mol H₂和1.2molN₂混合于一個(gè)容積為2L的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)，在2min末時(shí)反應(yīng)恰好達(dá)平衡，此時(shí)生成了0.8mol NH₃．則在2min內(nèi)以H₂表示的反應(yīng)速率為

0.3mol/（L?min）

；N₂此時(shí)的轉(zhuǎn)化率為

33.3%

，該條件下的平衡常數(shù)為

0.4mol^-2?L²

．
（2）在（1）中平衡時(shí)，若要想通過(guò)改變反應(yīng)條件使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)且平衡常數(shù)不變，可改變的反應(yīng)條件為

增大壓強(qiáng)（或增大反應(yīng)物的濃度，或?qū)�氨氣從混合體系中分離出去）

（任填一種）．
（3）若已知：N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）；△H=180.5kJ/mol
4NH₃（g）+5O₂（g）═4NO（g）+6H₂O（g）；△H=一905kJ/mol
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）；△H=-483.6kJ/mol
請(qǐng)寫(xiě)出合成氨反應(yīng)的熱化學(xué)方程式

N₂（g）+3H₂（g）2NH₃（g）；△H=-92.4kJ/mol

．
（4）Marnellos和Stoukides發(fā)明了電化學(xué)制備氨氣的方法，該方法用SCY陶瓷將負(fù)極和正極隔開(kāi)，SCY陶瓷具有高質(zhì)子導(dǎo)電性，其作用是傳遞H⁺，這種方法實(shí)現(xiàn)了高溫常壓下高轉(zhuǎn)化率的電化學(xué)合成氨．已知負(fù)極的電極反應(yīng)為H₂一2e^-═2H⁺，則正極發(fā)生的電極反應(yīng)為

N₂+6H⁺+6e^-═2NH₃

．

Answer 1

分析：（1）利用三段式解題法，求各組分平衡時(shí)的物質(zhì)的量、轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量，代入v（H₂）=

△c(H2)

△t

，α（N₂）=

△n(N2)

n(N2)開(kāi)始

×100%，平衡常數(shù)k=

[c(NH3)]2

c(N2)?[c(H2)]3

計(jì)算；
（2）平衡常數(shù)不變，不改變溫度，根據(jù)其它影響因素解答；
（3）根據(jù)蓋斯定律，利用熱化學(xué)方程式乘以適當(dāng)數(shù)值相疊加，構(gòu)造出目標(biāo)熱化學(xué)方程式；
（4）總反應(yīng)式減去負(fù)極電極反應(yīng)式，即為正極電極反應(yīng)式．

解答：解：（1）利用三段式解題法，求各組分平衡時(shí)的物質(zhì)的量、轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量．
2min末時(shí)反應(yīng)恰好達(dá)平衡，此時(shí)生成了0.8mol NH₃．
                N₂（g）+3H₂（g） 2NH₃（g）；
開(kāi)始（mol）：1.2     3.2                  0
變化（mol）：0.4     1.2                  0.8
平衡（mol）：0.8     2                    0.8
所以v（H₂）=

△c(H2)

△t

=

△n(H2) V

△t

=

1.2mol 2L

2min

=0.3mol/（L?min），
α（N₂）=

△n(N2)

n(N2)開(kāi)始

×100%=

0.4mol

1.2mol

×100%=33.3%，
平衡常數(shù)k=

[c(NH3)]2

c(N2)?[c(H2)]3

=

[ 0.8mol 2L ]2

0.8mol 2L ×[ 2mol 2L ]3

=0.4mol^-2?L²．
故答案為：0.3mol/（L?min）；33.3%；0.4mol^-2?L²；
（2）平衡常數(shù)不變，不改變溫度．增大反應(yīng)物濃度或降低生成物的濃度，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)．故可以增大反應(yīng)物的濃度，或?qū)�氨氣從混合體系中分離出去．反應(yīng)前后氣體體積減小，可以增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)．
故答案為：增大壓強(qiáng)（或增大反應(yīng)物的濃度，或?qū)�氨氣從混合體系中分離出去）；
（3）已知：①N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）；△H=180.5kJ/mol
②4NH₃（g）+5O₂（g）═4NO（g）+6H₂O（g）；△H=一905kJ/mol
③2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）；△H=-483.6kJ/mol
①+③×

3

2

-②×

1

2

得：N₂（g）+3H₂（g） 2NH₃（g）；△H=-92.4kJ/mol，
故答案為：N₂（g）+3H₂（g） 2NH₃（g）；△H=-92.4kJ/mol；
（4）總反應(yīng)式為N₂+3H₂=2NH₃；
負(fù)極的電極反應(yīng)為3H₂-6e^-═6H⁺；
總反應(yīng)式減去負(fù)極電極反應(yīng)式，即為正極電極反應(yīng)式，
所以正極電極反應(yīng)式為：N₂+6H⁺+6e^-═2NH₃，故答案為：N₂+6H⁺+6e^-═2NH₃．

點(diǎn)評(píng)：本題考查化學(xué)平衡計(jì)算、平衡常數(shù)、熱化學(xué)方程式、原電池等，綜合較大，難度中等，注意兩電極反應(yīng)式相加得總反應(yīng)式時(shí)，兩電極得失電子數(shù)應(yīng)相等．