Question

1992年德国化学家哈伯研究出合成氨的方法，基反应原理为：N₂(g)+3H₂(g)⇌2NH₃(g)；△H(△H＜0)

（1）在一容积为4L的密闭容器中，加入0.4mol的N₂和1.2mol的H₂，在一定条件下发生反应，反应中NH₃的物质的量浓度变化情况如图1：

①根据图1，计算从反应开始到平衡时，平均反应速率v(H₂)为________mol/(L•min)；

②反应达到平衡后，第5分钟末，保持其它条件不变，若改变反应温度，则NH₃的物质的量浓度不可能为________________；

A． 0.20mol/L       B． 0.12mol/L       C． 0.10mol/L     D． 0.08mol/L

（2）某温度时，N₂与H₂反应过程中的能量变化如图2所示．下列叙述正确的是__________

A．b曲线是加入催化剂时的能量变化曲线

B．在密闭容器中加入1mol N₂、3mol H₂，充分反应放出的热量小于92kJ

C．由图可知，断开1mol 氮氮三键与1mol 氢氢键吸收的能量和小于形成1mol 氮氢键所放出的能量

D．反应物的总能量低于生成物的能量

（3）哈伯因证实N₂、H₂在固体催化剂(Fe)表面吸附和解吸以合成氨的过程而获诺贝尔奖．若用分别表示N₂、H₂、NH₃和固体催化剂，则在固体催化剂表面合成氨的过程可用下图表示：

①吸附后，能量状态最低的是________(填字母序号)．

②由上述原理，在铁表面进行NH₃的分解实验，发现分解速率与浓度关系如图3．从吸附和解吸过程分析，c₀前速率增加的原因可能是________________；c₀后速率降低的原因可能是_______________；

（4）已知液氨中存在：2NH₃(l)⇌NH₂^-+NH₄⁺．用Pt电极对液氨进行电解也可产生H₂和N₂．阴极的电极反应式是_______________；

Answer

（1）①0.0375 ②AC（2）AB（3）①C②氨的浓度增加，催化剂表面吸附的氨分子增多，速率增大；达到一定浓度后，氨分子浓度太大阻碍N2和H2的解吸

（4）2NH3+2e-=H2+2NH2- 或2NH4++2e-=H2↑+2NH3

【解析】

试题分析：（1）①根据图象分析平衡时氨气的浓度为0.1mol/L，时间为4min，所以依据速率之比等于系数之比得到：v(H2)=v(NH3)==0.0375 mol/(L•min)；

②该反应为可逆反应，反应物不可能完全转化，则NH3的物质的量浓度不可能为0.2mol/L，温度改变平衡一定发生移动，则NH3的物质的量浓度不可能为0.1mol/L，故答案为AC；（2）A．加入催化剂能降低反应所需活化能，b所需活化能较小，所以b是加入催化剂的反应，故A正确；B．在密闭容器中加入1mol N2、3mol H2，该反应是可逆反应，反应物不能完全转化，则充分反应放出的热量小于92kJ，故B正确；C．由图可知，该反应是放热反应，断开1mol 氮氮三键与3mol 氢氢键吸收的能量和小于形成3mol 氮氢键所放出的能量，故C错误；D．该反应是放热反应，反应物的总能量高于生成物的能量，故D错误；故选AB；（3）①由于化学键的断裂要吸收能量，故活化状态B的能量高于初始状态A的能量，而此反应为放热反应，故初始状态A的能量高于末态C的能量，故C的能量最低，故答案为C；②c0前氨的浓度增加，导致反应速率加快；c0后由于氨分子浓度太大阻碍N2和H2的解吸，故反应速率减慢；（4）阴极上氨气或铵根离子得电子发生还原反应，电极反应式为2NH3+2e-=H2+2NH2- 或2NH4++2e-=H2↑+2NH3。

考点：考查化学平衡计算、化学平衡影响因素、电解原理等，明确化学反应原理及电解原理是解本题关键。