Question

【題目】化石燃料的燃燒會產生大量污染大氣的二氧化硫和溫室氣體二氧化碳．而氫氣和氨氣都被認為是無碳無污染的清潔能源．

（1）某些合金可用于儲存于氫，金屬儲氫的原理克表示為M+xH2═MH2x（M表示某種合金）．如圖1表示溫度分別為T1、T2且T1＜T2時最大吸氫量與氫氣壓強的關系．則該反應的△H0（填“＞”或“＜”）
（2）氨在氧氣中燃燒，生成水和一種空氣組成成分的單質．已知：N2（g）+3H2（g）2NH3（g）△H=﹣92KJmol﹣1及H2的燃燒熱為286kJmol﹣1；試寫出氨在氧氣中燃燒生成液態(tài)水的熱化學方程式： ．
（3）在一定條件下，將1molN2和3molH2混合與一個10L的容積不變的密閉容器中發(fā)生反應，5分鐘后達到平衡，平衡時氨的體積分數(shù)為25%．
①反應的平衡常數(shù)表達式為；
②反應開始到平衡時H2的消耗速率v（H2）=；
③能判斷該反應是否達到化學平衡狀態(tài)的依據(jù)是；
a 容器中壓強不變 b．混合氣體的密度不變
c.3v（H2）=2v（NH3） d．c（N2）：c（H2）：c（NH3）=1：3：2
④對于上述平衡狀態(tài)，改變下列條件能使反應速率增大，且平衡向正向移動的是；
a 選用更高效的催化劑 b 升高溫度c 及時分離出氨氣 d 增加H2的濃度
⑤如今采用SCY陶瓷固體電解質的電化學合成氨裝置（如圖2），該裝置用可以傳導質子的固態(tài)物質作為介質．電池總反應為N2（g）+3H2（g）2NH3（g），那么該電解池陰極反應式為 ， 當陽極失去0.6mol電子時，陰極產生的氣體在標準狀態(tài)下的體積為 ．

Answer 1

【答案】
（1）＜
（2）4NH3（g）+3O2（g）=2N2（g）+6H2O（l）△H=﹣1532kJ?mol﹣1
（3）K= ；0.024mol/（L﹒min）；a；d；N2+6e﹣+6H+=2NH3；4.48L
【解析】解：（1）在壓強相同的條件下，T1對應的吸氫量大，又T1＜T2 ， 也就是T2→T1 ， 降溫平衡正向移動，所以正反應是放熱反應，則△H＜0；所以答案是：＜；（2）N2（g）+3H2（g）2NH3（g）△H=﹣92kJmol﹣1 ①
由H2的燃燒熱為286kJmol﹣1 ， 則2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）△H=﹣572kJmol﹣1 ②
根據(jù)蓋斯定律，由②×3﹣①×2得：4NH3（g）+3O2（g）=2N2（g）+6H2O（l）△H=﹣572kJmol﹣1×3+92kJmol﹣1×2=﹣1532 kJmol﹣1
所以答案是：4NH3（g）+3O2（g）=2N2（g）+6H2O（l）△H=﹣1532 kJmol﹣1；（3）①該反應的平衡常數(shù)表達式K= ，所以答案是：K= ；
②設參加反應的氮氣的物質的量xmol，

	N2 +	3H2		2NH3
開始（mol）：	1	3		0
變化（mol）：	x	3x		2x
平衡（mol）：	1﹣x	3﹣3x		2x

5min后達到平衡，平衡時氨的體積分數(shù)為 ×100%=25%，解：x=0.4，
H2的反應速率v（H2）= ×3=0.024mol/（L﹒min），所以答案是：0.024mol/（L﹒min）；
③a．該可逆反應反應前后氣體的物質的量發(fā)生變化，則容器內壓強也不停變化，所以容器中壓強不變，能說明反應到達平衡，故a正確；
b．因為反應前后總質量不變，又體積不變，所以混合氣體的密度始終不變，則混合氣體的密度不變，不能說明反應到達平衡，故b錯誤；
c．3v（H2）=2v（NH3），未指明正逆方向，不能說明反應到達平衡，故c錯誤；
d．c（N2）：c（H2）：c（NH3）=1：3：2時可能處于平衡狀態(tài)，可能不處于平衡狀態(tài)，與反應的條件有關，故d錯誤；
故選：a；
④a．選用更高效的催化劑，能增大正反應速率，但平衡不移動，故a錯誤；
b．升高溫度，能增大正反應速率，但平衡向吸熱的逆向移動，故b錯誤；
c．及時分離出氨氣，反應速率減慢，故c錯誤；
d．增加H2的濃度，增大反應物的濃度，能增大正反應速率，平衡正向移動，故d正確；
故選d；
⑤陰極發(fā)生還原反應，氮氣在陰極上放電，與氫離子結合生成氨氣，電極反應式為N2+6e﹣+6H+=2NH3 ， 當陽極失去0.6mol電子時，則陰極得到0.6mol電子，所以產生的氣體在標準狀態(tài)下的體積為 ×2×22.4L/mol=4.48L，所以答案是：N2+6e﹣+6H+=2NH3；4.48L．
【考點精析】解答此題的關鍵在于理解反應熱和焓變的相關知識，掌握在化學反應中放出或吸收的熱量，通常叫反應熱，以及對化學平衡狀態(tài)的判斷的理解，了解狀態(tài)判斷：①v(B耗)=v(B生)②v(C耗):v(D生)=x : y③c(C)、C%、n(C)%等不變④若A、B、C、D為氣體，且m+n≠x+y，壓強恒定⑤體系顏色不變⑥單位時間內某物質內化學鍵的斷裂量等于形成量⑦體系平均式量恒定（m+n ≠ x+y）等．