Question

科學家一直致力于“人工固氨”的新方法研究。目前合成氨技術原理為：

N₂(g) +3H₂(g) 2NH₃(g)+92.4 kJ/mol

673K，30MPa下，上述合成氨反應中n(NH₃)和n(H₂)隨時間變化的關系如右圖所示。

（1）下列敘述正確的是(  )

A．點a的正反應速率比點b的大

B．點c處反應達到平衡

C．點d和點e處的n (N₂)相同

D．773K，30MPa 下，反應至t₂時刻達到平衡，則n(NH₃)比圖中e點的值大

（2）在容積為2.0 L恒容得密閉容器中充入0.80 mol N₂(g)和1.60 mol H₂(g)，673K、30MPa下達到平衡時，NH₃的體積分數為20%。該條件下，N₂(g)+3H₂(g) 2NH₃(g)的平衡常數值為：_____________。

（3）K值越大，表明反應達到平衡時(    )。

A. H₂的轉化率一定越高    B．NH₃的產量一定越大

C．正反應進行得越完全    D．化學反應速率越大

（4）1998年希臘亞里斯多德大學的兩位科學家采用高質子導電性的SCY陶瓷（能傳遞H⁺），實現了高溫、常壓下高轉化率的電解合成氨。其實驗裝置如圖。陽極的電極反應為：H₂-2e2H⁺，則陰極的電極反應為：_____________。

 

Answer 1

【答案】

AC（2分）

K =16/15(或1.07或1.1)（2分）

C（2分）

N₂+6H⁺ +6e = 2NH₃(2分)

【解析】

試題分析：（1）A、由于a點的氫氣濃度大于b點，所以a點正反應速率比b點正反應速率大。B、c點各種物質濃度還在變化，所以還未達到平衡。C、點d和e都表示達到平衡狀態，針對同一個反應來說，達到平衡狀態后物質的物質的量不再變化，所以氨氣的物質的量兩個點都相等。D、到達773K時，溫度升高，平衡由于是放熱反應，所以逆向移動，氨氣的物質的量減小。所以比e點的值小。（2）利用三段式來進行計算如下：

N₂(g)+3H₂(g) 2NH₃(g)

始  0.8mol  1.6mol      0mol

變  x mol   3xmol      2xmol

終  0.8-x    1.6-3x      2x

達到平衡時，NH₃的體積分數為20%,則2x/(0.8-x+1.6-3x+2x)=0.2。解得x=0.2，則平衡時C（N₂）=0.3mol/L，C（H₂）=0.5mol/L，C（NH₃）=0.2mol/L，該條件下的平衡常數

K= =  =1.07，故答案為：1.07

（3）平衡常數越大，只能表示正向反應程度越大，而轉化率和產量還需看投料有多少，也不影響化學反應的速率。選擇C。

（4）首先根據題意，此裝置是用語合成氨，則陰極的產物應該為氨氣，陰極為陽離子得電子的反應，所以反應物為氮氣，產物為氨氣，根據元素守恒，反應物應還有一個含有氫元素的物質，即為陽極產物氫離子。所以方程式為：N₂+6H⁺ +6e ="=" 2NH₃

考點：此題涉及到了平衡圖像的分析，化學平衡狀態的判斷，簡單的化學平衡的計算

點評：