Question

氨是化学实验室及化工生产中的重要物质，应用广泛。

（1）已知25℃时：N₂(g) ＋ O₂(g) 2NO(g)     ΔH = +183 kJ/mol

2H₂(g) ＋ O₂(g) === 2H₂O(l)     ΔH = －571.6 kJ/mol

4NH₃(g) ＋ 5O₂(g) === 4NO(g) ＋6H₂O(l)    ΔH = －1164.4 kJ/mol

则 N₂(g) ＋ 3H₂(g)   2NH₃(g)    ΔH = ___________ kJ/mol

（2）在恒温恒容体系中进行的合成氨反应，下列能说明该反应已达到平衡状态的是___________

A．容器内N₂、H₂、NH₃的浓度之比为1︰3︰2    

B．3v（N₂）_正＝v（H₂）_逆       

C．容器内压强保持不变

D．生成1mol N₂的同时消耗2molNH₃

（3）在恒温恒容密闭容器中进行合成氨反应，起始投料时各物质浓度如下表：

	N2	H2	NH3
投料Ⅰ	1.0 mol/L	3.0 mol /L	0
投料Ⅱ	0.5 mol/L	1.5 mol/L	1.0 mol/L

① 按投料Ⅰ进行反应，测得达到化学平衡状态时H₂的转化率为40%，则该温度下合成氨反应的平衡常数K=_________________（只需代入数据，不用计算结果）

② 按投料Ⅱ进行反应，起始时反应进行的方向为________（填“正向”或“逆向”）

（4）电化学气敏传感器可用于监测环境中NH₃的含量，其工作原理示意图如下，写出电极a的电极反应式：________________________

Answer

-92.2BC0.82/（1.83×0.6）逆向4NH3 -12e- +12OH- =2N2+12H2O

【解析】试题分析：（1）根据盖斯定律计算；

（2）根据平衡状态的含义分析解答；

（3）根据平衡常数的概念计算；依据等效平衡分析；

（4）根据原电池工作原理解答。

解析：（1）已知25℃时：①N2(g) ＋ O2(g) 2NO(g) ΔH = +183 kJ/mol

②2H2(g) ＋ O2(g) ＝2H2O(l) ΔH = －571.6 kJ/mol

③4NH3(g) ＋ 5O2(g) ＝4NO(g) ＋6H2O(l) ΔH = －1164.4 kJ/mol

则 根据盖斯定律①+②×3/2-1/2×③即得到N2(g) ＋ 3H2(g) 2NH3(g) ΔH =－92.2kJ/mol；

（2）A．容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1︰3︰2并不能说明正逆反应速率相等，则不一定达到平衡状态，A错误；B．3v（N2）正＝v（H2）逆表示正逆反应速率相等，达到平衡状态，B正确；C．正反应体积减小，容器内压强保持不变 说明反应达到平衡状态，C正确；D．生成1mol N2的同时消耗2molNH3均表示逆反应速率，不能说明反应达到平衡状态，D错误，答案爱信BC。

（3）① N2(g) ＋ 3H2(g) 2NH3(g)

起始浓度（mol/L） 1 3 0

转化浓度（mol/L）0.4 1.2 0.8

平衡浓度（mol/L）0.6 1.8 0.8

因为合成氨反应的平衡常数=生成物浓度的幂次方之积比上反应物浓度的幂次方之积，所以该反应的平衡常数表达式为K=c2(NH3) /c3(H2)c(N2)=0.82/(1.83×0.6）；

②按投料Ⅱ将氨气完全转化到右边，则与投料Ⅰ完全相同，为完全等效平衡，所以按投料Ⅱ进行反应，起始时反应进行的方向为逆向；

（4）Pt电极通入氨气生成氮气，说明氨气被氧化，为原电池负极，则b为正极，氧气得电子被还原发生还原反应。负极是氨气发生氧化反应变成氮气，且OH-向a极移动参与反应，故电极反应式为2NH3 -6e- +6OH-=N2+6H2O。