Question

【題目】氨是化學(xué)實驗室及化工生產(chǎn)中的重要物質(zhì)，應(yīng)用廣泛。

（1）已知25℃時：N2(g)＋O2(g)2NO(g) ΔH=+183 kJ/mol

2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(l) ΔH=－571.6 kJ/mol

4NH3(g)＋5O2(g)＝4NO(g)＋6H2O(l) ΔH=－1164.4 kJ/mol

則N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH=______kJ/mol

（2）在恒溫恒容密閉容器中進行合成氨反應(yīng)，起始投料時各物質(zhì)濃度如下表：

	N2	H2	NH3
投料Ⅰ	1.0 mol/L	3.0 mol /L	0
投料Ⅱ	0.5 mol/L	1.5 mol/L	1.0 mol/L

①按投料Ⅰ進行反應(yīng)，測得達到化學(xué)平衡狀態(tài)時H2的轉(zhuǎn)化率為40%，則該溫度下合成氨反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式為_______。

②按投料Ⅱ進行反應(yīng)，起始時反應(yīng)進行的方向為________（填“正向”或“逆向”）。

③若升高溫度，則合成氨反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)________（填“變大”、“變小”或“不變”）。

④L（L1、L2）、X可分別代表壓強或溫度。下圖表示L一定時，合成氨反應(yīng)中H2(g)的平衡轉(zhuǎn)化率隨X的變化關(guān)系。

ⅰ X代表的物理量是______。

ⅱ 判斷L1、L2的大小關(guān)系，并簡述理由______。

（3）電化學(xué)氣敏傳感器可用于監(jiān)測環(huán)境中NH3的含量，其工作原理示意圖如下：

①電極b上發(fā)生的是______反應(yīng)（填“氧化”或“還原”）。

②寫出電極a的電極反應(yīng)式_________。

Answer 1

【答案】－92.2K＝逆向減小溫度L2＞L1，其他條件相同時，增大壓強有利于平衡向氣體體積縮小的方向移動，從而提高H2(g)的平衡轉(zhuǎn)化率還原2NH3－6e－＋6OH－＝N2＋6H2O

【解析】

（1）已知25℃時：

①N2(g)＋O2(g)2NO(g) ΔH=+183 kJ/mol

②2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(l) ΔH=－571.6 kJ/mol

③4NH3(g)＋5O2(g)＝4NO(g)＋6H2O(l) ΔH=－1164.4 kJ/mol

根據(jù)蓋斯定律①+②×3/2﹣1/2×③得N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)△H＝－92.2kJ/mol；

（2）①因為平衡常數(shù)等于生成物濃度的冪次方之積與反應(yīng)物濃度的冪次方之積的比值，所以N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的平衡常數(shù)表達式為K＝；

②按投料Ⅱ?qū)�氨氣完全轉(zhuǎn)化到右邊，則與投料Ⅰ完全相同，為完全等效平衡，所以按投料Ⅱ進行反應(yīng)平衡時H2的濃度為3.0mol/L×（1－40%）＝1.8mol/L＞1.5mol/L，所以按投料Ⅱ進行反應(yīng)，起始時反應(yīng)進行的方向為逆向；

③由（1）得出合成氨為放熱反應(yīng)，所以升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動，所以反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)變��；

④i、由圖可知，X越大，氫氣轉(zhuǎn)化率越低，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動，則氫氣轉(zhuǎn)化率減小，則X表示溫度；

ii、由N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)△H＜0可知溫度高，氫氣轉(zhuǎn)化率減小，壓強大，平衡正向移動，氫氣轉(zhuǎn)化率增大，圖中等溫度時L2對應(yīng)的氫氣轉(zhuǎn)化率增大，則壓強L1＜L2；

（3）①Pt電子通入氨氣生成氮氣，說明氨氣被氧化，為原電池負(fù)極，則b為正極，氧氣得電子被還原發(fā)生還原反應(yīng)；

②因為a極為負(fù)極，負(fù)極是氨氣發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng)變成氮氣，且OH－向a極移動參與反應(yīng)，故電極反應(yīng)式為2NH3－6e－＋6OH－＝N2＋6H2O。