Question

（2010?聊城二模）I．科學家一直致力于“人工固氮”的新方法研究．
（l）目前合成氨技術原理為：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol
如圖表示工業合成氨反應在某一段時間中反應速率與反應過程的關系曲線圖：
①氫化物的體積分數最高的一段時間為

t₀～t₁

；t₁時刻改變的反應條件是

升溫

．
②NH₃極易溶于水，其水溶液俗稱氨水．用水稀釋0.1mol/L的氨水，溶液中隨著水量的增加而減小的是

bd

        （填序號）．
a.

c(NH4+)?c(OH-)

c(NH3?H2O)

b.

c(NH3?H2O)

c(OH-)

c．c（H⁺）．c（OH^-）d.

c(OH-)

c(H+)

  
（2）1998年希臘亞里士多德大學的兩位科學家采用高質子導電性的SCY冉瓷（能傳遞H⁺），實現了高溫常壓下利用
N₂和H₂電解合成氨．其陰極的電極反應式

N₂+6H⁺+6e^-=2NH₃

．
（3）根據最新“人工固氮”的研究報道，在常溫、常壓、光照條件下，N₂在催化劑（摻有少量Fe₂O₃的TiO₂）表面與水發生下列反應：2N₂（g）+6H₂O（1）?4NH₃（g）+3O₂（g）△H=akJ/mol  進一步研究NH₃生成量與溫度的關系，常壓下達到平衡時測得部分實驗數據如下表

T/K	303	313	323
NH3生成量/（10-6mol）	4.8	5.9	6.0

①此合成反應的a

＞

  0，△S

＞

   0，（填“＞”“＜”或“=”）．
②已知：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol；2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-571.6kJ/mol 則2N₂（g）+6H₂O（g）=4NH₃（g）+3O₂（g）△H=

+l530kJ/mol

．

Answer 1

分析：（1）①根據平衡移動的方向判斷氫化物的體積分數的高低；t₁時刻正逆反應速率都增大，且平衡向逆反應方向移動；
②加水稀釋，促進一水合氨的電離，平衡向正方向移動；
（2）電解池的陰極發生得電子的還原反應；
（3）①根據物質的聚集狀態判斷△S；由表中數據判斷升高溫度平衡移動的方向，以此判斷反應熱；
②依據蓋斯定律進行分析計算，通過合并熱化學方程式得到焓變．

解答：解：（l）①t₁時刻之后，改變外界條件逆反應速率大于正反應速率，平衡向逆反應方向移動，則氫化物的體積分數減小，則t₀～t₁氫化物的體積分數最高，t₁時刻正逆反應速率都增大，且平衡向逆反應方向移動，應為升溫，如增大壓強，平衡向正反應分析移動，
故答案為：t₀～t₁； 升溫；
②氨水中存在NH₃?H₂O?NH₄⁺+OH^-，加水稀釋，促進一水合氨的電離，平衡向正方向移動，則n（NH₄⁺）、n（OH^-）增大，c（OH^-）減小，c（H⁺）增大，但弱電解質的電離平衡常數不變，水的離子積常數不變，故答案為：bd；
（2）電解池的陰極發生得電子的還原反應，在合成氨中，氮氣得電子，所以陰極反應為：N₂+6H⁺+6e^-=2NH₃，故答案為：N₂+6H⁺+6e^-=2NH₃；
（3）根據物質的聚集狀態判斷△S增大；由表中數據判斷升高溫度平衡向正方向移動，則△H＞0，故答案為：①＞；＞；
 ②已知①N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol；氫氣的燃燒熱285.8kJ/mol，反應的熱化學方程式為②H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8kJ/mol
以上兩熱化學方程式消去氫氣合并，①×2+②×6得到熱化學方程式為：2N₂（g）+6H₂O（l）?4NH₃（g）+3O₂（g）△H=+1530kJ/mol，
故答案為：+l530kJ/mol．

點評：本題考查了化學平衡的計算，速率、平衡常數的計算，平衡狀態的判斷依據和方法，影響平衡的因素分析，蓋斯定律的應用，考查角度廣，題目綜合性強，較難．