Question

(14分)氨是重要的化工產品之一，研究合成氨反應具有重要意義。
(1) 已知斷裂下列化學鍵需要吸收的能量分別為：
 ，
寫出以N₂和H₂為原料合成NH₃的熱化學方程式________________________。
(2) 某小組研究了其他條件不變時，改變某一條件對上述反應的影響，實驗結果如下圖所示：
①t₁時刻改變的條件為__________________。
②t₂時刻，恒壓充入氦氣,t₃時刻達到平衡。在圖中畫出t₂時刻后的速率變化圖像。

(3) 相同溫度下，A、B、C三個密閉容器，A、B恒容，C帶有可自由移動的活塞K，各向其中充入如圖所示反應物，初始時控制活塞K使三者體積相等，一段時間后均達到平衡。

①達到平衡時，A、C兩個容器中NH₃的濃度分別為c_l、c₂，則c₁______c₂(填“>”、“<”或“=”)。
②達到平衡時，若A、B兩容器中反應物的轉化率分別為α(A),α(B)，則α(A)+α(B)______1(填“ >”、“<”或“=”）。
③達到平衡時，若容器C的體積是起始時的3/4，則平衡時容器C中H₂的體積分數為_______。
(4) 直接供氨式堿性燃料電池（DAFC)，以KOH溶液為電解質溶液，其電池反應為 4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O，則負極的電極反應式為__________________。

Answer 1

(1)N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g)  △H＝ －90.8 kJ·mol^－1（2分）
(2)①升高溫度 （2分）
② （2分）
(3)①  <（2分） ② ＜ （2分）    ③50% （2分）
(4)2NH₃—6e^—+6OH^—＝N₂+6H₂O （2分）

試題分析：(1)根據鍵能關系計算：△H＝反應物的鍵能－生成物的鍵能=946＋436×3－390.8×6=－90.8 kJ·mol^－1；N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g)  △H＝ －90.8 kJ·mol^－1
(2)①t₁時刻正逆反應速率都增大，向逆向移動，則是升高溫度；②恒壓充入氦氣，相當于減壓，正逆速率都減小，向逆向移動，如下圖

(3)
①A恒容，壓強減小，C恒壓，所以C中壓強大于A， c₁<c₂。
②A中相當于氨氣是2mol，B容器中是A中的2倍，壓強增大，則反應物的轉化率小于A。即1－α(A)>α(B)，則α(A)+α(B)<1；
③若容器C的體積是起始時的3/4，則平衡時物質的量是起始時的3/4，
N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g)
起始（mol）  1    3          0
轉化（mol）  x    3x        2x
平衡（mol） 1-x  3-3x        2x
（4-2x）/4=3/4；x=0.5；則H₂的體積分數為1.5÷3=50%
(4)電池總反應為 4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O，知道正極反應為：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^—，由總反應減去正極反應，則負極的電極反應式為2NH₃—6e^—+6OH^—＝N₂+6H₂O。
點評：本題以合成氨為載體，考查了高考的中熱點知識：熱化學方程式、化學平衡、原電池等知識，綜合性強，也是高考的常考內容，平時學習要注意整理這類習題。