Question

【題目】氨是化學實驗室及化工生產中的重要物質，應用廣泛。
（1）已知25℃時：N2(g) ＋ O2(g) 2NO(g) ΔH = +183kJ/mol
2H2(g) ＋ O2(g) = 2H2O(l) ΔH = －571.6 kJ/mol
4NH3(g) ＋ 5O2(g) = 4NO(g) ＋6H2O(l) ΔH = －1164.4 kJ/mol
則 N2(g) ＋ 3H2(g) 2NH3(g) ΔH = kJ/mol
（2）在恒溫恒容體系中進行的合成氨反應，下列能說明該反應已達到平衡狀態的是___________
A.容器內N2、H2、NH3的濃度之比為1︰3︰2
B.3v（N2）正＝v（H2）逆
C.容器內壓強保持不變
D.生成1mol N2的同時消耗2molNH3
（3）在恒溫恒容密閉容器中進行合成氨反應，起始投料時各物質濃度如下表：

	N2	H2	NH3
投料Ⅰ	1.0 mol/L	3.0 mol /L	0
投料Ⅱ	0.5 mol/L	1.5 mol/L	1.0 mol/L

①按投料Ⅰ進行反應，測得達到化學平衡狀態時H2的轉化率為40%，則該溫度下合成氨反應的平衡常數K=（只需代入數據，不用計算結果）
②按投料Ⅱ進行反應，起始時反應進行的方向為（填“正向”或“逆向”）
（4）電化學氣敏傳感器可用于監測環境中NH3的含量，其工作原理示意圖如下，寫出電極a的電極反應式：

Answer 1

【答案】
（1）-92.2
（2）B,C
（3）0.82/（1.83×0.6）；逆向
（4）4NH3 -12e- +12OH- =2N2+12H2O
【解析】（1）已知25℃時：①N2(g) ＋ O2(g) 2NO(g) ΔH = +183kJ/mol
②2H2(g) ＋ O2(g) ＝2H2O(l) ΔH = －571.6 kJ/mol
③4NH3(g) ＋ 5O2(g) ＝4NO(g) ＋6H2O(l) ΔH = －1164.4 kJ/mol
則 根據蓋斯定律①+②×3/2-1/2×③即得到N2(g) ＋ 3H2(g) 2NH3(g) ΔH =－92.2kJ/mol；
（2）A．容器內N2、H2、NH3的濃度之比為1︰3︰2并不能說明正逆反應速率相等，則不一定達到平衡狀態，A不符合題意；
B．3v（N2）正＝v（H2）逆表示正逆反應速率相等，達到平衡狀態，B符合題意；
C．正反應體積減小，容器內壓強保持不變 說明反應達到平衡狀態，C符合題意；
D．生成1mol N2的同時消耗2molNH3均表示逆反應速率，不能說明反應達到平衡狀態，D不符合題意；
（3）①

	N2(g) ＋	3H2(g)	2NH3(g)
起始（mol/L）	1	3	0
轉化（mol/L）	0.4	1.2	0.8
平衡（mol/L）	0.6	1.8	0.8

因為合成氨反應的平衡常數=生成物濃度的冪次方之積比上反應物濃度的冪次方之積，所以該反應的平衡常數表達式為K=c2(NH3) /c3(H2)c(N2)=0.82/(1.83×0.6）；
②按投料Ⅱ將氨氣完全轉化到右邊，則與投料Ⅰ完全相同，為完全等效平衡，所以按投料Ⅱ進行反應，起始時反應進行的方向為逆向；
（4）Pt電極通入氨氣生成氮氣，說明氨氣被氧化，為原電池負極，則b為正極，氧氣得電子被還原發生還原反應。負極是氨氣發生氧化反應變成氮氣，且OH-向a極移動參與反應，故電極反應式為2NH3 -6e- +6OH-=N2+6H2O。
故答案為：（1）-92.2；（2）BC；（3）①0.82/（1.83×0.6）；②逆向；（4）2NH3 -6e- +6OH-=N2+6H2O。
（1）根據蓋斯定律計算目標反應的反應熱；
（2）判斷反應是否達到平衡狀態，應分析所給選項條件是否體現“正逆反應速率相等”，若能體現正逆反應速率相等，則說明反應達到平衡狀態；
（3）①根據三段式、平衡常數的表達式進行計算；
②結合等效平衡分析；
（4）由圖可知a電極為負極，NH3發生失電子的氧化反應，轉化為N2 ， 結合溶液為堿性，書寫電極反應式。