Question

氨是一種重要的化工原料，氨的合成和應用是當前的重要研究內容之一。
（1）傳統(tǒng)哈伯法合成氨工藝中相關的反應式為： 。
①該反應的平衡常數K的表達式為：K＝_________。升高溫度，K值________（填“增大”“減小”或“不變”）。
②不同溫度、壓強下，合成氨平衡體系中NH₃的物質的量分數見下表（N₂和H₂的起始物質的量之比為1：3）。分析表中數據，__________（填溫度和壓強）時H₂轉化率最高，實際工業(yè)生產不選用該條件的主要原因是________________。

③下列關于合成氨說法正確是___________（填字母）
A. 使用催化劑可以提高氮氣的轉化率
B. 尋找常溫下的合適催化劑是未來研究的方向
C. 由于△H<0、△S>0，故合成氨反應一定能自發(fā)進行
（2）最近美國Simons等科學家發(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，加入電解質溶液中，一個電極通人空氣，另一電極通入氨氣。其電池反應為
你認為電解質溶液應顯______性（填“酸性”、“中性”、“堿性”），寫出負極電極反應式________。

Answer 1

（12分）（1）①K＝（1分） 減少（1分）  ②200℃、100MPa（2分）
溫度低速率慢，而壓強太高生產設備條件難以實現(xiàn)（2分） ③B（2分）
（2）堿性（2分）   （2分）

試題分析：（1）①化學平衡常數是在一定條件下，當可逆反應達到平衡狀態(tài)時，生成物濃度的冪之積和反應物濃度的冪之積的比值，則根據反應的方程式可知，該反應的平衡常數K＝。正方應是放熱反應，升高溫度，平衡向逆反應方向移動，所以K值減小。
②根據表中數據可知，在溫度為200℃、壓強為100MPa時，氨氣的含量最高。由于溫度低速率慢，而壓強太高生產設備條件難以實現(xiàn)，所以實際工業(yè)生產不選用該條件。
③催化劑不能改變平衡狀態(tài)，只能改變反應速率，A不正確；尋找常溫下的合適催化劑是未來研究的方向，B正確；根據方程式可知，該反應的熵值是減小，需要在一定條件下才能自發(fā)進行的，C不正確，答案選B。
（2）由于氨氣是堿性氣體，能和酸反應生成銨鹽，所以電解質溶液應顯堿性。原電池中負極失去電子，發(fā)生氧化反應，則氨氣在負極通入，電極反應式是2NH₃－6e^－＋6OH^－＝N₂＋3H₂O。
點評：該題是高考中的常見考點和題型，屬于中等難度試題的考查，試題綜合性強，側重對學生能力的培養(yǎng)和解題方法的指導與訓練，旨在考查學生靈活運用基礎知識解決實際問題的能力，有利于培養(yǎng)學生的邏輯推理能力和發(fā)散思維能力，提升學生的學科素養(yǎng)。