Question

（2012?石家莊二模）氨是重要的化工產(chǎn)品之一，研究合成氨反應具有重要意義．σ

（1）已知斷裂下列化學鍵需要吸收的能量分別為：N≡N 946.0kJ?mol^-1、H-H 436kJ?mol^-1、N-H 390.8kJ?mol^-1，寫出以N₂（g）和H₂（g）為原料合成NH₃（g）的熱化學方程式

N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-90.8 kJ?mol^-1

（2）某小組研究了其他條件不變時，改變某一條件對上述反應的影響，實驗結(jié)果如圖1所示：
①t₁時刻改變的條件為

升高溫度

．
②t₂時刻，恒壓充入氦氣，t₃時刻達到平衡．在圖中畫出t₂時刻后的速率變化圖象．
（3）相同溫度下，A、B、C三個密閉容器，A、B恒容，C帶有可自由移動的活塞K，各向其中充入如圖2所示反應物，初始時控制活塞K，使三者體積相等，一段時間后均達到平衡．
①達到平衡時，A、C兩個容器中NH₃的濃度分別為c₁、c₂，則c₁

＜

c₂（填“＞”、“＜”或“=”）．
②達到平衡時，若A、B兩容器中反應物的轉(zhuǎn)化率分別為α（A）、α（B），則 α（A）+α（B）

＜

1（填“＞”、“＜”或“=”）．
③達到平衡時，若容器C的體積是起始時的

3

4

，則平衡時容器C中H₂的體積分數(shù)為

50%

（4）直接供氨式堿性燃料電池（DAFC），以KOH溶液為電解質(zhì)溶液，其電池反應為 4NH₃+3O₂═2N₂+6H₂O，則負極的電極反應式為

2NH₃-6e^-+6OH^-═N₂+6H₂O

．

Answer 1

分析：（1）化學反應中，化學鍵斷裂吸收能量，形成新化學鍵放出能量，根據(jù)方程式計算分別吸收和放出的能量，以此計算反應熱并判斷吸熱還是放熱；
（2）①t₁時刻改變的條件后正逆反應速率都增大，平衡逆移；
②t₂恒壓充入氦氣，體積膨脹，參加反應的氣體所占分壓減小，平衡向體積增大方向移動，據(jù)此畫出圖象；
（3）①A為恒容容器，C為恒壓容器，根據(jù)壓強對平衡的影響分析；
②因體積相同，將乙中的量極限轉(zhuǎn)化后為甲中的2倍，則壓強大于甲中的壓強，減小氨氣的轉(zhuǎn)化率；
③根據(jù)已知數(shù)據(jù)列三段式計算，根據(jù)恒壓條件下物質(zhì)的量之比等于體積比；
（4）燃料電池中，負極是燃料發(fā)生失電子的氧化反應．

解答：解：（1）在反應N₂+3H₂?2NH₃中，斷裂3molH-H鍵，1mol N≡N鍵共吸收的能量為：3×436kJ+946kJ=2254kJ，生成2mol NH₃，共形成6mol N-H鍵，放出的能量為：6×390.8kJ=2344.8kJ，吸收的能量少，放出的能量多，該反應為放熱反應，放出的熱量為：2344.8kJ-2254kJ=90.8kJ，
故答案為：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-90.8kJ?mol^-1；
（2）①t₁時刻改變的條件后正逆反應速率都增大，逆反應速率大于正反應速率，平衡逆移，所以改變條件為升高溫度，
故答案為：升高溫度；
②t₂恒壓充入氦氣，體積膨脹，各反應物質(zhì)濃度減小，參加反應的氣體所占分壓減小，平衡向體積增大方向移動，正逆反應速率都減小，畫出圖象為：；
故答案為：；
（3）①A為恒容容器反應到達平衡是容器內(nèi)壓強減小，C為恒壓容器，容器內(nèi)壓強不變，所以C容器內(nèi)的壓強大于A的，壓強增大平衡正移氨氣的濃度增大，所以C容器內(nèi)氨氣濃度大，
故答案為：＜；
②因體積相同，將乙中的量極限轉(zhuǎn)化后為甲中的2倍，則壓強大于甲中的壓強，增大壓強向生成氨氣的方向移動，所以減小了氨氣的轉(zhuǎn)化率，所以α（A）+α（B）＜1，
故答案為：＜；
③N₂ （g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始（mol）   1        3        0
反應（mol）   x        3x       2x
平衡（mol）   1-x     3-3x      2x      
達到平衡時，若容器C的體積是起始時的

3

4

，
則

1-x + 3-3x + 2x

1+3

=

3

4

，
解得x=0.5，
所以平衡是氫氣為3-3x=1.5mol，
容器內(nèi)氣體總物質(zhì)的量為3mol，
所以平衡時容器C中H₂的體積分數(shù)為

1.5

3

×100%=50%，
故答案為：50%；
（4）燃料電池中，負極是燃料發(fā)生失電子的氧化反應，所以氨作為燃料電池燃氣時，負極上是氨氣失電子的過程，即2NH₃-6e^-+6OH^-═N₂+6H₂O，
故答案為：2NH₃-6e^-+6OH^-═N₂+6H₂O．

點評：本題考查化學平衡的計算，影響平衡的因素，燃料電池等，明確化學平衡三段法計算方法是解答本題的關鍵之一，題目難度較大．