Question

科學家一直致力于“人工固氨”的新方法研究。目前合成氨技術原理為：N₂(g) +3H₂(g) 2NH₃(g)+92.4 kJ/mol673K，30MPa下，上述合成氨反應中n(NH₃)和n(H₂)隨時間變化的關系如右圖所示。

（1）下列敘述正確的是
A．點a的正反應速率比點b的大
B．點c處反應達到平衡
C．點d和點e處的n (N₂)相同
D．773K，30MPa 下，反應至t₂時刻達到平衡，則n(NH₃)比圖中e點的值大
（2）在容積為2.0 L恒容得密閉容器中充入0.80 mol N₂(g)和1.60 mol H₂(g)，673K、30MPa下達到平衡時，NH₃的體積分數為20%。該條件下，N₂(g)+3H₂(g) 2NH₃(g)的平衡常數值為：___。
（3）K值越大，表明反應達到平衡時(    )。
A. H₂的轉化率一定越高    B．NH₃的產量一定越大
C．正反應進行得越完全    D．化學反應速率越大
（4）1998年希臘亞里斯多德大學的兩位科學家采用高質子導電性的SCY陶瓷（能傳遞H⁺），實現了高溫、常壓下高轉化率的電解合成氨。其實驗裝置如圖。陽極的電極反應為：H₂-2e→2H⁺，則陰極的電極反應為：_____________。

Answer 1

（本題共8分）（1）AC（2分）（2）K＝16/15(或1.07或1.1)（2分）
（3）C（2分）  （4）N₂+6H⁺ +6e→2NH₃(2分)

解析試題分析：（1）A、a點反應物的濃度大于b點，濃度越大反應速率越快，故a點反應速率更大，A正確；B、點c之后氫氣的物質的量繼續減小，可逆反應未達到平衡狀態，反應向正反應方向進行，故B錯誤；C、d、e對應氫氣、氨氣的物質的量不變，可逆反應處于平衡狀態，點d和點e處的n(N₂)相同，故C正確；D、該反應正反應是放熱反應，溫度升高平衡向逆反應方向移動，氨氣的物質的量減小，故D錯誤，答案選AC。
（2）令平衡時轉化的氮氣的物質的量濃度為x，則：
N₂（g）+ 3H₂（g）2NH₃（g）
起始濃度（mol/L） 0.4      0.8           0
轉化濃度mol/L）   x       3x           2x
平衡濃度mol/L） 0.4－x   0.8－3x        2x
所以＝20%
解得x＝0.1
因此該溫度下平衡常數K＝＝＝1.07
（3）A、氫氣的轉化率與氮氣、氫氣的投入量等有關，K值大，氫氣轉化率不一定高，故A錯誤；B、氨氣的產率與與氮氣、氫氣的投入量等有關，K值大，氨氣的產量不一定大，故B錯誤；C、K值越大，表示反應正向進行的程度大，即正反應進行得越完全，故C正確；D、K值越大，表示反應正向進行的程度大，但該溫度下不一定反應發生，反應速率不一定大，故D錯誤，答案選C。
（4）電解池的陰極發生得電子的還原反應，在合成氨反應中，氮氣得電子，所以陰極電極反應為N₂+6H⁺ +6e^－→2NH₃。
考點：考查外界條件對反應速率、平衡狀態的影響；平衡常數的計算以及應用；圖像識別以及電極反應式的書寫等