Question

科學(xué)家一直致力于“人工固氮”的新方法研究．

（1）目前合成氨技術(shù)原理為：N₂（g）+3H₂（g）⇌2NH₃（g）；△H=﹣92.4kJ•mol^﹣1．

①673K，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)系如右圖所示．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）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，陰極的電極反應(yīng)式　．

（3）根據(jù)最新“人工固氮”的研究報(bào)道，在常溫、常壓、光照條件下，N₂在催化劑（摻有少量Fe₂O₃的TiO₂）表面與水發(fā)生下列反應(yīng)：N₂（g）+3H₂O（1）⇌2NH₃（g）+O₂（g）△H=a kJ•mol^﹣1

進(jìn)一步研究NH₃生成量與溫度的關(guān)系，常壓下達(dá)到平衡時(shí)測(cè)得部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：

T/K	303	313	323：]
NH3生成量/（10﹣6mol）	4.8	5.9	6.0

①此合成反應(yīng)的a　　0；△S　　0（填“＞”、“＜”或“=”）；該反應(yīng)屬于　　

A．一定自發(fā)   B．一定不自發(fā)   C．高溫自發(fā)    D．低溫自發(fā)

②已知：N₂（g）+3H₂（g）⇌2NH₃（g）△H=﹣92.4kJ•mol^﹣1

2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）=﹣571.6kJ•mol^﹣1則N₂（g）+3H₂O（1）=2NH₃（g）+O₂（g）△H=　　kJ•mol^﹣1．

Answer 1

考點(diǎn)：

物質(zhì)的量或濃度隨時(shí)間的變化曲線；熱化學(xué)方程式；焓變和熵變；化學(xué)平衡的影響因素．
專(zhuān)題：	基本概念與基本理論．
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）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�，酸性條件下生成氨氣； （3）①由表中數(shù)據(jù)可知，升高溫度，NH3生成量增大，說(shuō)明平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，結(jié)合反應(yīng)方程式中各物質(zhì)的聚集狀態(tài)解答； ②利用蓋斯定律計(jì)算．
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）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； （3）①由表中數(shù)據(jù)可知，升高溫度，NH3生成量增大，說(shuō)明平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，則正反應(yīng)應(yīng)為吸熱反應(yīng)，a＞0，由方程式可知反應(yīng)生成氣體的物質(zhì)的量增多，則△S＞0，所以該反應(yīng)在高溫下才能自發(fā)進(jìn)行，選C，故答案為：＞；＞；C； ②已知：①N2（g）+3H2（g）⇌2NH3（g）△H=﹣92.4kJ•mol﹣1②2H2（g）+O2（g）═2H2O（l）△H=﹣571.6kJ•mol﹣1 則利用蓋斯定律，將①×2﹣②×3可得，常溫下氮?dú)馀c水反應(yīng)生成氨氣與氧氣的熱化學(xué)方程式為2N2（g）+6H2O（l）=4NH3（g）+3O2（g），△H=2×（﹣92.4kJ•mol﹣1）﹣3×（﹣571.6kJ•mol﹣1）=+1536kJ•mol﹣1，所以反應(yīng)N2（g）+3H2O（1）=2NH3（g）+O2（g）中△H=+768kJ•mol﹣1 故答案為：+768．
點(diǎn)評(píng)：	本題主要考查了平衡的判斷、電極反應(yīng)、反應(yīng)進(jìn)行的方向、熱化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)等知識(shí)點(diǎn)，中等難度．