Question

氨氣在農業和國防工業都有很重要的作用，歷史上諾貝爾化學獎曾經有3次頒給研究氮氣與氫氣合成氨的化學家．

（1）如圖1表示了298K時氮氣與氫氣合成氨反應過程中的能量變化，據此請回答：
①寫出氮氣與氫氣合成氨的熱化學反應方程式：______ 2NH₃（g）△H═-92kJ/mol

Answer 1

【答案】分析：（1）①根據圖1計算出反應熱，寫出熱化學方程式．注意物質狀態，反應熱符號等；
②A、根據△H-T△S判斷；
B、加入催化劑降低活化能，不影響反應熱；
C、該反應為放熱反應，升高溫度平衡向吸熱反應移動；
D、工業合成氨是人工固氮；
（2）①A、催化劑不影響平衡移動；
B、升高溫度，平衡向吸熱反應方向移動；
C、降低生成物濃度，速率降低，平衡向正反應移動；
D、沖入氮氣，增大氮氣的濃度，速率加快，平衡向正反應移動；
②根據v=計算v（N₂），再根據速率之比等于化學計量數之比計算v（H₂）；
壓縮體積，增大壓強，平衡向正反應移動，改變瞬間n（N₂）不變，達平衡是n（N₂）減小．
（3）電解池陽極發生氧化反應，陰極發生還原反應，據此判斷并寫出電極反應式．
解答：解：（1））①由圖1可知，1molN₂（g）與3molH₂（g）完全反應生成2molNH₃（g）的反應熱為508kJ/mol-600kJ/mol=-92kJ/mol，
所以合成氨的熱化學反應方程式為N₂（g）+3H₂（g）2NH₃（g）△H═-92kJ/mol，
故答案為：N₂（g）+3H₂（g）2NH₃（g）△H═-92kJ/mol；
②A、該反應為焓減熵減，△H-T△S＜0，反應自發進行，故應在低溫下可能自發進行，故A錯誤；
B、加入催化劑降低活化能，不影響反應熱，故B錯誤；
C、該反應為放熱反應，升高溫度，平衡向逆反應移動，平衡常數降低，故C正確；
D、工業合成氨是人工固氮，故D正確．
故選：CD；
（2）①A、使用的更高效催化劑，反應加快，不影響平衡移動，故A錯誤；
B、升高溫度，反應加快，平衡向吸熱反應移動，即向逆反應移動，故B錯誤；
C、降低生成物濃度，速率降低，平衡向正反應移動，故C錯誤；
D、沖入氮氣，增大氮氣的濃度，速率加快，平衡向體積減小方向移動，即平衡向正反應移動，故D正確．
故選：D；
②由圖2可知，0～10min內氮氣的物質的量變化為0.6mol-0.2mol=0.4mol，所以v（N₂）==0.02mol/（L?min），
 速率之比等于化學計量數之比，所以v（H₂）=3v（N₂）=3×0.02mol/（L?min）=0.06mol/（L?min），
壓縮體積，增大壓強，平衡向正反應移動，改變瞬間n（N₂）不變，平衡時n（N₂）減小，故選D，
故答案為：0.06mol/（L?min）；D；
（3）由圖3可知，氮氣在鎧電極放電生成氨氣，所以鎧電極為陰極，在電解池中，陰極發生得電子的還原反應，氮氣得電子的過程為：N₂+6e^-+6H⁺=2NH₃，
故答案為：N₂+6e^-+6H⁺=2NH₃．
點評：本題考查角度廣綜合性較大，涉及反應熱、反應速率、平衡影響因素、電解池等，要求學生具有分析和解決問題的能力，難度大．