Question

（13分）（1）在一定條件下，將1.00molN2(g)與3.00molH2(g)混合于一個10.0L密閉容器中，在不同溫度下達到平衡時NH3(g)的平衡濃度如圖所示。其中溫度為T1時平衡混合氣體中氨氣的體積分數(shù)為25.0%。

①當溫度由T1變化到T2時，平衡常數(shù)關系K1 K2（填“＞”，“＜”或“＝”），焓變△H 0。（填“＞”或“＜”）

②該反應在T1溫度下5.00min達到平衡，這段時間內(nèi)N2的化學反應速率為 。

③T1溫度下該反應的化學平衡常數(shù)K1＝ 。

（2）根據(jù)最新“人工固氮”的研究報道，在常溫常壓和光照條件下N2在催化劑表面與水發(fā)生反應：2N2(g)＋6H2O(l)＝4NH3(g)＋3O2(g)，此反應的△S 0（填“＞”或“＜”）。若已知：①N2(g)＋3H2(g)＝2NH3(g) △H＝a kJ/mol ②2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(l) △H＝b kJ/mol

2N2(g)＋6H2O(l)＝4NH3(g)＋3O2(g)的△H＝ （用含a、b的式子表示）。

（3）科學家采用質子高導電性的SCY陶瓷（可傳遞H+），實現(xiàn)了低溫常壓下高轉化率的電化學合成氨，其實驗原理示意圖如右圖所示，則陰極的電極反應式是 。

 

 

Answer 1

（13分）（1）①＞，＜。（共2分，各1分）②8.00×10—3mol/(L·min)（2分）

③18.3L2/mol2或（3分）

（2）＞。（1分）（2a－3b）kJ/mol（3分）。（3）N2＋6e—＋6H+＝2NH3（2分）

【解析】

試題分析：（1）根據(jù)圖像可知，當溫度由T1變化到T2時，c(NH3)降低，所以化學平衡常數(shù)減小，因此平衡常數(shù)關系K1>K2；該反應的正反應是放熱反應，所以△H<0；②N2(g)＋3H2(g)＝2NH3(g)，假設反應過程中N2的物質的量變化了x,則H2變化3x, NH3變化2x,平衡時各種氣體的物質的量分別是(1-x)mol、(3-3x)mol；2xmol，由于平衡混合氣體中氨氣的體積分數(shù)為25.0%，所以2x÷(4-2x)=0.25,解得x=0.4mol,所以從反應開始至達到平衡， N2的化學反應速率為(0.4mol÷10L)÷5.00min=0.008mol/(L·Min)；③T1溫度下該反應的化學平衡常數(shù)K1＝ L2/mol2；（2）根據(jù)方程式可知該反應是體系混亂程度增大的反應，所以△S>0；①×2－②×3，整理可得2N2(g)＋6H2O(l)＝4NH3(g)＋3O2(g)的△H＝（2a－3b）kJ/mol；（3）根據(jù)圖示可知，在陰極N2得到電子變?yōu)镹H3，電極反應式是N2＋6e—＋6H+＝2NH3。

考點：考查化學平衡常數(shù)的計算與比較、反應熱和焓變、熵變的關系、熱化學方程式的書寫、電化學的應用的知識。