Question

【題目】N2（g）+3H2（g）2NH3（g） ΔH=-92.4KJ/mol。在500℃、20MPa時(shí)，將N2和H2通入到體積為2L的密閉容器中，反應(yīng)過程中各種物質(zhì)的物質(zhì)的量變化如圖所示：

（1）10min內(nèi)用NH3表示該反應(yīng)的平均速率，v（NH3）= _______。

（2）在10-20min內(nèi)NH3濃度變化的原因可能是_______（填字母）。

a.加了催化劑 b.降低溫度 c.增加NH3的物質(zhì)的量

（3）該可逆反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志是___（填字母）

a.3v（H2）正=2v（NH3）逆

b.混合氣體的密度不再隨時(shí)間變化

c.容器內(nèi)的總壓強(qiáng)不再隨時(shí)間而變化

d.N2、H2、NH3的分子數(shù)之比為1:3:2

e.單位時(shí)間生成mmolN2的同時(shí)消耗3mmolH2

f.amolN=N鍵斷裂的同時(shí)，有6amolN-M鍵合成

（4）第一次平衡時(shí)，平衡常數(shù)K1=____（用數(shù)學(xué)表達(dá)式表示）。NH3的體積分?jǐn)?shù)是_____（保留2位小數(shù)）。

（5）在反應(yīng)進(jìn)行到25min時(shí)，曲線發(fā)生變化的原因是______。

（6）已知：N2（g）+3H22NH3（g） ΔH=-92.4KJ/mol

2H2（g）+O2（g）2H2O（g） ΔH=-483.6KJ/mol

氨氣完全燃燒生成氣態(tài)水的熱化學(xué)方程式是______

（7）安陽(yáng)燃料電池具有很大的發(fā)展?jié)摿�。安�?yáng)燃料電池工作原理如圖所示：

①b電極的電極反應(yīng)式是_________；

②一段時(shí)間后，需向裝置中補(bǔ)充KOH，請(qǐng)依據(jù)反應(yīng)原理解釋原因是_____。

Answer 1

【答案】 v（NH3）= 0.005 mol/(L·min) a c e 42.86% 移走了生成的氨氣（或減小了氨氣的濃度） 4NH3(g) + 3O2(g) 2N2(g) + 6H2O(g) ΔH =－1266.0 kJ/mol O2 + 4e- + 2H2O＝ 4OH－ 由于發(fā)生4NH3 + 3O22N2 + 6H2O 反應(yīng)，有水生成，使得溶液逐漸變稀，所以要補(bǔ)充KOH。

【解析】（1）根據(jù)反應(yīng)速率的表達(dá)式，c(NH3)=0.1/(2×10)mol/(L·min)=0.005mol/(L·min)；（2）由圖像可知，各組分物質(zhì)的量變化增加，，且10min時(shí)變化是連續(xù)的，20min達(dá)到平衡時(shí)，N2的物質(zhì)的量變化量為0.025×4mol=0.1mol，氫氣的物質(zhì)的量變化量為0.025×12mol=0.3mol，NH3物質(zhì)的量變化量為0.025×8mol=0.2mol，物質(zhì)的量變化之比等于化學(xué)計(jì)量時(shí)之比，三種氣體物質(zhì)的速率增加倍數(shù)相同，說明使用了催化劑，故選項(xiàng)a正確；（3）a、用不同物質(zhì)反應(yīng)速率判斷達(dá)到平衡，要求反應(yīng)方向一正一逆，且反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，v正(H2)向正反應(yīng)方向進(jìn)行，v逆(NH3)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，v正(H2)/v逆(NH3)=3:2，應(yīng)是2v正(H2)=3v逆(NH3)，故錯(cuò)誤；b、組分都是氣體，氣體質(zhì)量保持不變，又是恒容狀態(tài)，因此密度不變，不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡，故錯(cuò)誤；c、反應(yīng)前后氣體系數(shù)之和不相等，因此壓強(qiáng)不變，說明反應(yīng)達(dá)到平衡，故正確；d、因?yàn)椴恢�道開始時(shí)投入量是多少，因此分子數(shù)之比不能判斷是否達(dá)到平衡，故錯(cuò)誤；e、反應(yīng)方向一正一逆，且等于反應(yīng)速率之比，因此達(dá)到平衡，故正確；f、反應(yīng)方向都是向正反應(yīng)方向進(jìn)行，因此不能說明達(dá)到平衡，故錯(cuò)誤；（4）根據(jù)平衡常數(shù)的定義，表達(dá)式為K1=c2(NH3)/[c(N2)×c3(H2)]，在20min時(shí)第一次達(dá)到平衡，n(N2)=0.25mol，n(H2)=0.15mol，n(NH3)=0.3mol，因此有K=(0.3/2)2/[(0.25/2)×(0.15/2)3]或者，NH3的體積分?jǐn)?shù)為0.3/(0.25＋0.15＋0.3)×100%=42.86%；（5）根據(jù)圖像，第25min時(shí)，氨氣的量突然減小，而其他物質(zhì)的量不變，說明此時(shí)刻移出NH3或分離出NH3；（6）①N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)，②2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)，②×3－2×①得出：4NH3(g) + 3O2(g) 2N2(g) + 6H2O(g) ΔH =－1266.0 kJ/mol ；（7）①根據(jù)工作原理，b極發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－=4OH－；②總電極反應(yīng)是4NH3＋O22N2＋6H2O，KOH的濃度降低，因此需要補(bǔ)充KOH。