Question

合成氨工業(yè)的部分工藝流程如下圖所示：

請(qǐng)你回答下列問題：
（1）已知：N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）；△H=180.5kJ?mol^-1
4NH₃（g）+5O₂（g）═4NO（g）+6H₂O（g）；△H=-905kJ?mol^-1
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）；△H=-483.6kJ?mol^-1
則N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）的△H=

 

．
（2）改變下列條件，能使平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行且平衡常數(shù)不變的是

 

．
A．增大壓強(qiáng)   B．降低溫度   C．使用催化劑   D．增大反應(yīng)物的濃度  
（3）在一定條件下，將2molN₂與5molH₂混合于一個(gè)10L的密閉容器中，反應(yīng)情況如圖1所示：

①求5min內(nèi)的平均反應(yīng)速率v（NH₃）=

 

②達(dá)到平衡時(shí)NH₃的體積分?jǐn)?shù)為

 

%
（4）近年來科學(xué)家提出了電解合成氨的方法：采用高質(zhì)子導(dǎo)電性的SCY陶瓷（能傳遞H⁺）為介質(zhì)，用吸附在它內(nèi)外表面上的金屬鈀多晶薄膜做電極，實(shí)現(xiàn)了高轉(zhuǎn)化率的電解法合成氨（裝置如圖2）
請(qǐng)回答：鈀電極A是電解池的

 

極（填“陽”或“陰”），該極上的電極反應(yīng)式是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：工業(yè)合成氨,用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算,原電池和電解池的工作原理,化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)平衡的計(jì)算

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,化學(xué)平衡專題,電化學(xué)專題

分析：（1）根據(jù)蓋斯定律來計(jì)算反應(yīng)的焓變；
（2）根據(jù)化學(xué)平衡移動(dòng)原理以及平衡常數(shù)只受溫度影響來回答；
（3）根據(jù)化學(xué)方程式利用”三行計(jì)算法“來計(jì)算；
（4）根據(jù)電解池的工作原理：陽離子移向陰極，陰極上發(fā)生得電子的還原反應(yīng)來回答．

解答： 解：（1）已知：①N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）；△H=180.5kJ?mol^-1
 ②4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（g）；△H=-905kJ?mol^-1
 ③2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）；△H=-483.6kJ?mol^-1
則反應(yīng)N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）等于①+③×

3

2

-②×

1

2

，所以△H=△H₁+△H₃×

3

2

-

1

2

△H₂=-92.4kJ?mol^-1，
故答案為：-92.4kJ?mol^-1；
（2）平衡常數(shù)只受溫度影響，平衡常數(shù)不變說明溫度不變，所以B錯(cuò)誤，使用催化劑只能改變反應(yīng)速率，不會(huì)引起反應(yīng)的移動(dòng)，故C錯(cuò)誤，根據(jù)平衡移動(dòng)原理，增大壓強(qiáng)和增大反應(yīng)物的濃度均能使平衡正向移動(dòng)，故答案為：AD；
（3）①設(shè)5min內(nèi)生成氨氣的物質(zhì)的量濃度為x，則
        N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
初始濃度：0.2        0.5       0
變化濃度：0.5x       1.5x      x
平衡濃度：0.2-0.5x      0.5-1.5x    x
則：根據(jù)題意x=0.2（mol/L）
所以5min內(nèi)的平均反應(yīng)速率v（NH₃）=

0.2mol/L

5min

=0.04mol/（L?min），故答案為：0.04mol/（L?min）；
②達(dá)到平衡時(shí)NH₃的體積分?jǐn)?shù)=

0.2

0.5

×100%=40%，故答案為：40%；
（4）根據(jù)圖示信息，陽離子移向陰極，可知鈀電極是陰極，陰極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，即N₂+6e^-+6H⁺=2NH₃，故答案為：陰；N₂+6e^-+6H⁺=2NH₃．

點(diǎn)評(píng)：本題是一道化學(xué)和工業(yè)生產(chǎn)聯(lián)系的題目，要求學(xué)生熟記教材知識(shí)，培養(yǎng)自己分析和解決問題的能力，難度較大．