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(shí)間變化的關(guān)系如圖1所示．

（1）下列敘述正確的是   
A．點(diǎn)a的正反應(yīng)速率比點(diǎn)b的大
B．點(diǎn)c處反應(yīng)達(dá)到平衡
C．點(diǎn)d和點(diǎn)e處的n （N₂）相同
D．773K，30MPa 下，反應(yīng)至t₂時(shí)刻達(dá)到平衡，則n（NH₃）比圖中e點(diǎn)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(shí)，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：    ．
（3）K值越大，表明反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)    ．
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(shí)現(xiàn)了高溫、常壓下高轉(zhuǎn)化率的電解合成氨．其實(shí)驗(yàn)裝置如圖2．陽(yáng)極的電極反應(yīng)為：H₂-2e→2H⁺，則陰極的電極反應(yīng)為：    ．

Answer 1

【答案】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(duì)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(dòng)；
（2）令轉(zhuǎn)化的氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量為ymol，利用三段式表示出平衡時(shí)各組分的物質(zhì)的量，根據(jù)氨氣的體積分?jǐn)?shù)列方程計(jì)算y的值，計(jì)算平衡濃度，倒入平衡常數(shù)表達(dá)式計(jì)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?dú)狻�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?dú)狻�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?dú)獾秒娮樱�酸性條件下生成氨氣．
解答：解：（1）A．a(chǎn)點(diǎn)反應(yīng)物的濃度大于b點(diǎn)，濃度越大反應(yīng)速率越快，故a點(diǎn)反應(yīng)速率更大，故A正確；
B．點(diǎn)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(cuò)誤；
C．d、e對(duì)應(yīng)氫氣、氨氣的物質(zhì)的量不變，處于平衡狀態(tài)，點(diǎn)d和點(diǎn)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(dòng)，氨氣的物質(zhì)的量減小，故D錯(cuò)誤；
故選AC；
（2）令平衡時(shí)轉(zhuǎn)化的氮?dú)獾奈镔|(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=20%，解得x=0.2，
故 N₂、H₂、NH₃的平衡濃度分別為=0.3mol/L、=0.5mol/L、=0.2mol/L
故該溫度下平衡常數(shù)k==1.07，
故答案為：1.07；
（3）A．氫氣的轉(zhuǎn)化率與氮?dú)�、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(cuò)誤；
B．氨氣的產(chǎn)率與與氮?dú)�、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(cuò)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(cuò)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?dú)獾秒娮樱�所以陰極反應(yīng)為：N₂+6H⁺+6e^-=2NH₃，
故答案為：N₂+6H⁺+6e^-=2NH₃．
點(diǎn)評(píng)：本題考查化學(xué)平衡圖象、化學(xué)平衡常數(shù)計(jì)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．