Question

在某溫度下，體積恒定的密閉容器中加入2molN₂和4molH₂，發(fā)生如下反應：
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；△H=-92.4kJ/mol．達到平衡時，放出熱量46.2kJ．求：
（1）達到平衡時，N₂的轉化率為

 

，NH₃的體積分數(shù)為

 

．
（2）若向該容器中加入a mol N₂、b mol H₂、c mol NH₃，且a、b、c均為正數(shù)，在相同條件下達到平衡時，混合物中各組分的物質的量與上述平衡相同．a、b、c取值必須滿足的一般條件是

 

，

 

．
（3）科學家發(fā)明了使NH₃直接用于燃料電池的方法，其裝置用鉑黑作電極、加入電解質溶液中，一個電極通入空氣，另一電極通入NH₃．其電池總反應式為：4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O，電解質溶液應顯

 

（填“酸性”、“中性”或“堿性”），寫出正極的電極反應方程式

 

．

Answer 1

考點：化學平衡的計算,化學電源新型電池,等效平衡

專題：化學平衡專題,電化學專題

分析：（1）根據(jù)放出的熱量，利用熱化學方程式計算參加反應的氮氣的物質的量，再根據(jù)轉化率定義計算氮氣的轉化率．
（2）溫度恒定體積恒定，該反應前后氣體的物質的量發(fā)生變化，故按化學計量數(shù)轉化到左邊滿足n（N₂）=2mol、n（H₂）=4mol即可；
（3）氨氣為堿性氣體，易與酸反應，應用堿性電解質，負極發(fā)生氧化反應．

解答： 解：（1）達到平衡時，放出熱量46.2kJ，所以參加反應的氮氣的物質的量為

46.2KJ/

92.4KJ/mol

=0.5mol，生成氨氣物質的量為1mol，依據(jù)化學方程式前后氣體物質的量變化特征生成的氨氣物質的量是反應前后氣體減小的物質的量，所以氮氣的轉化率為

0.5mol

2mol

×100%=25%，氨氣的體積分數(shù)=

1mol

2mol+4mol-1mol

×100%=20%；
故答案為：25%，20%；
（2）溫度恒定體積恒定，該反應前后氣體的物質的量發(fā)生變化，故按化學計量數(shù)轉化到左邊滿足n（N₂）=2mol、n（H₂）=4mol即可，故a+

1

2

c=2，b+

3

2

c=4．
故答案為：a+

1

2

c=2，b+

3

2

c=4；
（3）氨氣為堿性氣體，易與酸反應，所以電解質溶液應呈堿性，負極發(fā)生氧化反應，氨氣被氧化生產氮氣，電極反應式為2NH₃-6e^-+6OH^-=N₂+6H₂O，
故答案為：堿性；2NH₃-6e^-+6OH^-=N₂+6H₂O；

點評：考查反應熱的有關計算、化學平衡計算、等效平衡等，把握電極反應式的書寫，難度中等，注意等效平衡規(guī)律的理解掌握．