Question

【題目】氨氣在農業和國防工業都有很重要的作用，歷史上諾貝爾化學獎曾經有3次頒給研究氮氣與氫氣合成氨氣的化學家。

(1)下圖表示了298K時氮氣與氫氣合成氨反應過程中的能量變化，據此請回答

①寫出氮氣和氫氣合成氨的熱化學方程式：_____________。

②對于合成氨的反應下列說法正確的是_____________(填編號)。

A.該反應在任意條件下都可以自發進行

B.加入催化劑，能使該反應的E和△H都減小

C.若該反應在298K、398K時的化學平衡常數分別為K1、K2，則K1＞K2

D.該反應屬于人工固氮

(2)現在普遍應用的工業合成氨的方法為N2+3H22NH3，是哈伯于1905年發明的，但此法達到平衡時反應物的轉化率不高。

①能使該反應的反應速率增大，且平衡向正反應方向移動的措施是_________________。

A.使用的更高效催化劑 B.升高溫度

C.及時分離出氨氣 D.充入氮氣，增大氮氣的濃度（保持容器體積不變）

②若在某溫度下，2L的密閉容器中發生N2+3H22NH3的反應，左下圖表示N2的物質的量隨時間的變化曲線。用H2表示0~10min內該反應的平均速率v(H2)=_______________。從11min起，壓縮容器的體積為1L，則n(N2)的變化曲線為_____________________。

A. a B.b C.c D.d

(3)隨著對合成氨研究的發展，2001年兩位希臘化學家提出了電解合成氨的方法，即在常壓下把氫氣和用氦氣稀釋的氮氣，分別通入一個加熱到500℃的電解池中，采用高質子導電性的SCY陶瓷(能傳遞H+)為介質里，用吸附在它內外表面上的金屬鈀多晶薄膜作電極，實現了常壓、570℃條件下高轉化率的電解法合成氮（裝置如右上圖）。則鈀電極上的電極反應式是_____________________。

Answer 1

【答案】 N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92kJ/mol CD D 0.06mol/(L·min) D N2+6H++6e-=2NH3

【解析】（1）①由圖可知，1molN2（g）與3molH2（g）完全反應生成2molNH3（g）的反應熱為508kJ/mol-600kJ/mol=-92kJ/mol，所以合成氨的熱化學反應方程式為：N2（g）+3H2（g） 2NH3（g）△H=-92kJ/mol；②A、該反應為焓減熵減，△H-T△S＜0，反應自發進行，故應在低溫下可能自發進行，選項A錯誤；B、加入催化劑降低活化能，不影響反應熱，選項B錯誤；C、該反應為放熱反應，升高溫度，平衡向逆反應移動，平衡常數降低，選項C正確；D、工業合成氨是人工固氮，選項D正確。答案選CD；（2）①A、使用的更高效催化劑，反應加快，不影響平衡移動，選項A錯誤；B、升高溫度，反應加快，平衡向吸熱反應移動，即向逆反應移動，選項B錯誤；C、降低生成物濃度，速率降低，平衡向正反應移動，選項C錯誤；D、沖入氮氣，增大氮氣的濃度，速率加快，平衡向體積減小方向移動，即平衡向正反應移動，選項D正確。答案選D；②由圖2可知，0～10min內氮氣的物質的量變化為0.6mol-0.2mol=0.4mol，所以v（N2）==0.02mol/（Lmin），速率之比等于化學計量數之比，所以v（H2）=3v（N2）=3×0.02mol/（Lmin）=0.06mol/（Lmin），壓縮體積，增大壓強，平衡向正反應移動，改變瞬間n（N2）不變，平衡時n（N2）減小，故選D；

（3）由圖3可知，氮氣在鈀電極放電生成氨氣，所以鈀電極為陰極，在電解池中，陰極發生得電子的還原反應，氮氣得電子的過程為：N2+6e-+6H+=2NH3。