Question

合成氨工業(yè)的部分工藝流程如下圖所示：

請你回答下列問題：
（1）已知：N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）；△H=180.5kJ?mol^-1
4NH₃（g）+5O₂（g）═4NO（g）+6H₂O（g）；△H=-905kJ?mol^-1
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）；△H=-483.6kJ?mol^-1
則N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）的△H=

 

．
（2）改變下列條件，能使平衡向正反應方向進行且平衡常數(shù)不變的是

 

．
A．增大壓強   B．降低溫度   C．使用催化劑   D．增大反應物的濃度  
（3）在一定條件下，將2molN₂與5molH₂混合于一個10L的密閉容器中，反應情況如圖1所示：

①求5min內(nèi)的平均反應速率v（NH₃）=

 

②達到平衡時NH₃的體積分數(shù)為

 

%
（4）近年來科學家提出了電解合成氨的方法：采用高質(zhì)子導電性的SCY陶瓷（能傳遞H⁺）為介質(zhì)，用吸附在它內(nèi)外表面上的金屬鈀多晶薄膜做電極，實現(xiàn)了高轉(zhuǎn)化率的電解法合成氨（裝置如圖2）
請回答：鈀電極A是電解池的

 

極（填“陽”或“陰”），該極上的電極反應式是

 

．

Answer 1

考點：工業(yè)合成氨,用蓋斯定律進行有關反應熱的計算,原電池和電解池的工作原理,化學平衡的影響因素,化學平衡的計算

專題：化學反應中的能量變化,化學平衡專題,電化學專題

分析：（1）根據(jù)蓋斯定律來計算反應的焓變；
（2）根據(jù)化學平衡移動原理以及平衡常數(shù)只受溫度影響來回答；
（3）根據(jù)化學方程式利用”三行計算法“來計算；
（4）根據(jù)電解池的工作原理：陽離子移向陰極，陰極上發(fā)生得電子的還原反應來回答．

解答： 解：（1）已知：①N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）；△H=180.5kJ?mol^-1
 ②4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（g）；△H=-905kJ?mol^-1
 ③2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）；△H=-483.6kJ?mol^-1
則反應N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）等于①+③×

3

2

-②×

1

2

，所以△H=△H₁+△H₃×

3

2

-

1

2

△H₂=-92.4kJ?mol^-1，
故答案為：-92.4kJ?mol^-1；
（2）平衡常數(shù)只受溫度影響，平衡常數(shù)不變說明溫度不變，所以B錯誤，使用催化劑只能改變反應速率，不會引起反應的移動，故C錯誤，根據(jù)平衡移動原理，增大壓強和增大反應物的濃度均能使平衡正向移動，故答案為：AD；
（3）①設5min內(nèi)生成氨氣的物質(zhì)的量濃度為x，則
        N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
初始濃度：0.2        0.5       0
變化濃度：0.5x       1.5x      x
平衡濃度：0.2-0.5x      0.5-1.5x    x
則：根據(jù)題意x=0.2（mol/L）
所以5min內(nèi)的平均反應速率v（NH₃）=

0.2mol/L

5min

=0.04mol/（L?min），故答案為：0.04mol/（L?min）；
②達到平衡時NH₃的體積分數(shù)=

0.2

0.5

×100%=40%，故答案為：40%；
（4）根據(jù)圖示信息，陽離子移向陰極，可知鈀電極是陰極，陰極發(fā)生得電子的還原反應，即N₂+6e^-+6H⁺=2NH₃，故答案為：陰；N₂+6e^-+6H⁺=2NH₃．

點評：本題是一道化學和工業(yè)生產(chǎn)聯(lián)系的題目，要求學生熟記教材知識，培養(yǎng)自己分析和解決問題的能力，難度較大．