Question

合成氨的工业化生产，解决了世界粮食问题，是重大的化学研究成果。现将lmolN₂和3molH₂投入1L的密闭容器，在一定条件下，利用反应模拟哈伯合成氨的工业化生产。当改变某一外界条件（温度或压强）时，NH₃的体积分数ψ(NH₃)变化趋势如下图所示。

回答下列问题：

（1）已知：

则反应的△H=         （用含△H₁、△H₂的代数式表示）。

（2）合成氨的平衡常数表达式为                 ，平衡时，M点NH₃的体积分数为10%，则N₂的转化率为        （保留两位有效数字）。

（3）上图中，Y轴表示     （填“温度”或“压强”），判断的理由是               。

（4）利用氨气设计一种环保燃料电池，一极通入氨气，另一极通入空气，电解质是掺杂氧化钇(Y₂0₃)的氧化锆(ZrO₂)晶体，它在熔融状态下能传导O^2-。写出负极的电极反应式             。

Answer

（1）2△H1+△H2 （2）K= 18%（3）温度随Y值的增大，ψ（NH3）减小，平衡△H<0向逆向反应方向进行，故Y为温度（4）2NH3—6e- + 3O2- ==N2 + 3H2O

【解析】

试题分析：（1）根据盖斯定律，①*2+②得，反应热为2△H1+△H2 。（2）根据反应平衡常数分析，平衡常数=生成物的浓度幂之积/反应物的浓度幂之积，即平衡常数K= 。

起始量 1 3 0

变化 x 3x 2x

平衡量 1-x 3-3x 2x

2x/(4-2x)=10%，解x=2/11，所以氮气转化率=2/11/1=18%。

（3）随Y值增大，氨气的体积分数减小，平衡逆向移动，正反应为体积减小的放热反应，所以Y为温度，X为压强，增大压强平衡正向移动。（4）原电池负极发生氧化反应，氨气在负极失去电子，与电解质氧化传导氧离子结合市场氮气和水，所以负极电极反应为2NH3—6e- + 3O2- ==N2 + 3H2O。

考点： 体积百分含量随温度、压强变化曲线，用盖斯定律进行有关反映热的计算，原电池和电解池的工作原理，化学平衡的影响因素，化学平衡的计算