Question

氨是一種重要的化工原料，氨的合成和應(yīng)用是當(dāng)前的重要研究內(nèi)容之一．

（1）傳統(tǒng)哈伯法合成氨工藝中，

①升高溫度，正反應(yīng)速率（V正）   （填“增大”、“減小”或“不變”）．

②若增大壓強，N₂的轉(zhuǎn)化率    ；若已達(dá)平衡后再加入N₂，N₂的轉(zhuǎn)化率減小（填“增大”、“減小”或“不變”）．

③若加壓到10×101.3KPa時，其它條件不變，發(fā)現(xiàn)平衡逆向移動，原因應(yīng)該是  

A．由于體積變大了，反應(yīng)朝著體積增大方向移動

B．由于N₂狀態(tài)發(fā)生了變化

C．由于體積變小了，反應(yīng)朝著體積增大方向移動

D．由于N₂和H₂的狀態(tài)都發(fā)生了變化

E．由于H₂狀態(tài)發(fā)生了變化，N₂狀態(tài)可能發(fā)生變化也可能沒有變化

④如圖表示上述反應(yīng)在某一時間段中反應(yīng)速率與反應(yīng)過程的關(guān)系圖．由圖判斷，NH₃的百分含量最高的一段時間是    ．

⑤據(jù)圖判斷反應(yīng)在t₂～t₃這段時間內(nèi)，曲線變化的原因是D，t₅～t₆時間內(nèi)曲線變化的原因可能是B（以上均填編號）．

A．加了催化劑   B．?dāng)U大容器的體積       C．降低溫度               D．增大壓強

⑥不同溫度、壓強下，合成氨平衡體系中NH₃的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)見表（N₂和H₂的起始物質(zhì)的量之比為1：3 ）．分析表中數(shù)據(jù)，200℃100MPa時H₂轉(zhuǎn)化率最高．

實際工業(yè)生產(chǎn)不選用該條件的主要原因是      ．

      0.1     10    20      30       60 100

200                             15.3  81.5    86.4  89.9    95.4     98.8

300                             2.2   52.0    64.2  71.0    84.2     92.6

400                             0.4   25.1    38.2  47.0    65.2     79.8

500                             0.1   10.6    19.1  26.4    42.2     57.5

600                             0.05  4.5     9.1   13.8    23.1     31.4

（2）最近美國Simons等科學(xué)家發(fā)明了不必使氨先裂化為氫就可直接用于燃料電池的方法．它既有液氫燃料電池的優(yōu)點，又克服了液氫不易保存的不足．其裝置為用鉑黑作為電極，加入電解質(zhì)溶液中，一個電極通入空氣，另一電極通入氨氣．其電池反應(yīng)為4NH₃+3O₂═2N₂+6H₂O．寫出負(fù)極電極反應(yīng)式     ，你認(rèn)為電解質(zhì)溶液應(yīng)顯    （填“酸性”、“中性”、“堿性”），其原因是      ．

Answer 1

考點：  化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡圖象的綜合應(yīng)用；原電池和電解池的工作原理；化學(xué)平衡的影響因素．

專題：  基本概念與基本理論．

分析：  （1）①升高溫度，正逆反應(yīng)速率均增大；

②N₂+3H₂2NH₃是氣體體積減小的反應(yīng)，增大壓強，平衡正向移動；

③增大壓強，平衡向氣體體積減小的方向移動；

④反應(yīng)N₂+3H₂2NH₃向正反應(yīng)方向移動，氨的量在增加，若反應(yīng)向逆反應(yīng)方向移動，則氨的量開始減��；

⑤反應(yīng)在t₂～t₃這段時間內(nèi)正逆反應(yīng)速率同時增大，正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，t₅～t₆時間內(nèi)，正逆反應(yīng)速率同時減小，逆反應(yīng)速率大于正反應(yīng)速率；

⑥H₂轉(zhuǎn)化率最高時，氨氣的含量最大；實際生成時要考慮生成成本、設(shè)備能否達(dá)到要求等方面；

（2）氨氣為堿性氣體，易與酸反應(yīng)，應(yīng)用堿性電解質(zhì)，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)．

解答：  解：（1）①升高溫度，正逆反應(yīng)速率均增大，

故答案為：增大；

②反應(yīng)N₂+3H₂2NH₃是氣體體積減小的反應(yīng)，增大壓強，平衡正向移動，N₂的轉(zhuǎn)化率增大，已達(dá)平衡后再加入N₂，N₂的轉(zhuǎn)化率減小，

故答案為：增大；減小；

③增大壓強，平衡向氣體體積減小的方向移動，只能由于H₂狀態(tài)發(fā)生了變化，不再為氣體，才能使左邊體積減小，故E時可能的情況，

故答案為：E；

④在t₃之前，正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，平衡正向移動，氨的量在增加，當(dāng)t₅時，逆反應(yīng)速率開始大于正反應(yīng)速率，平衡逆向移動，氨的量開始減小，所以t₃～t₅時NH₃的百分含量最高，故答案為：t₃～t₅；

⑤反應(yīng)在t₂～t₃這段時間內(nèi)正逆反應(yīng)速率同時增大，正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，平衡正向移動，故改變條件為增大壓強，t₅～t₆時間內(nèi)，正逆反應(yīng)速率同時減小，逆反應(yīng)速率大于正反應(yīng)速率，平衡逆向移動，故改變條件為減小壓強，即擴大容器的體積，

故答案為：D；B；

⑥200℃、100MPa時氨氣的含量最大，則H₂轉(zhuǎn)化率最高，但實際工業(yè)生產(chǎn)中壓強不能太大，因壓強太高，對生產(chǎn)設(shè)備要求也高，難以實現(xiàn)，且200℃時反應(yīng)速率過低，

故答案為：200；100；壓強太高，對生產(chǎn)設(shè)備要求也高，難以實現(xiàn)，且200℃時反應(yīng)速率過低；

（2）氨氣為堿性氣體，易與酸反應(yīng)，所以電解質(zhì)溶液應(yīng)呈堿性，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，氨氣被氧化生產(chǎn)氮氣，電極反應(yīng)式為2NH₃+6OH^﹣﹣6e^﹣=N₂+6H₂O，

故答案為：2NH₃+60H^﹣﹣6e^﹣═N₂+6H₂O；堿性；NH₃在酸性介質(zhì)中易轉(zhuǎn)化為NH₄⁺離子；

點評：  本題考查化學(xué)平衡、電化學(xué)等知識，題目難度中等，本題影響化學(xué)平衡的因素，把握電極反應(yīng)式的書寫．