Question

(14分)氨是重要的化工产品之一，研究合成氨反应具有重要意义。

(1) 已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为：

，写出以N₂(g)和H₂(g)为原料合成NH₃(g)的热化学方程式_______________

 (2) 某小组研究了其他条件不变时，改变某一条件对上述反应的影响，实验结果如下图所示：

①t₁时刻改变的条件为__________________

②t₂时刻，恒压充入氦气,t₃时刻达到平衡。在图中画出t₂时刻后的速率变化图像。

(3) 相同温度下，A、B、C三个密闭容器，A、B恒容，C带有可自由移动的活塞K，各向其 中充人如图所示反应物，初始时控制活塞K，使三者体积相等，一段时间后均达到平衡。

①达到平衡时，A、C两个容器中NH₃的浓度分别为c_l、c₂，则c₁______c₂(填“>”、“<”或“=”)。

②达到平衡时，若A、B两容器中反应物的转化率分别为，则 ______1(填“ >”、“<”或“=”）。

③达到平衡时，若容器C的体积是起始时的，则平衡时容器C中H₂的体积分数为_______

(4) 直接供氨式碱性燃料电池（DAFC)，以KOH溶液为电解质溶液，其电池反应为 4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O，则负极的电极反应式为__________________。

Answer

(1)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)  △H＝ －90.8 kJ·mol－1 （2分）

(2)①升高温度  （2分） ②  （2分）

(3)①  <（2分）   ② ＜ （2分）    ③50% （2分）  (4)2NH3—6e—+6OH—＝N2+6H2O （2分）

【解析】（1）考查反应热的计算。反应热就是断键吸收的能量和形成化学键所放出的能量的差值，所以生成2mol氨气的反应热是946kJ/mol＋436 kJ/mol×3－390.8 kJ/mol×3×2＝－90.8 kJ/mol，所以热化学方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)  △H＝ －90.8 kJ·mol－1。

（2）①根据图像可知，t1时刻正逆反应速率均是增大，但逆反应速率大于正反应速率，说明平衡向逆反应方向移动，由于正反应是体积减小的、放热的可逆反应，因此改变的条件是升高温度。

②t2时刻，恒压充入氦气，则容器容积必然增大，所以物质的浓度降低，反应速率降低，平衡向逆反应方向移动，所以图像是（见答案）。

（3）①根据方程式可知，在反应过程中，压强是减小的，所以C中的压强大于A中的压强，压强大有利于平衡向生成氨气的正反应方向进行，所以C中氨气的浓度大于A中氨气的浓度。

②B中相当于是在A的基础上缩小容器的容积，增大压强，平衡向正反应方向移动，氨气的转化率降低，所以＜1。

③               N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

起始量（mol）    1      3       0

转化量（mol）    x      3x      2x

平衡量（mol）  1－x   3－3x     2x

所以有4×3/4＝1－x＋3－3x＋2x，解得x＝0.5，所以氢气的体积分数是1.5÷3×100％＝50％。

（4）原电池中反应失去电子，所以氨气在负极通入。由于电解质是氢氧化钾，所以负极电极反应式为)2NH3—6e—+6OH—＝N2+6H2O。