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：______
②對于合成氨的反應下列說法正確的是______（填編號）
A、該反應在任意條件下都可以自發進行
B、加入催化劑，能使該反應的E和△H都減小
C、若反應在298K、398K時的化學平衡常數分別為K₁、K₂，K₁＞K₂
D、該反應屬于人工固氮
（2）現在普遍應用的工業合成氮的方法N2+3H₂?2NH₃，是哈伯于1905年發明的，但此法達到平衡時反應物的轉化率不高．
①能使該反應的反應速率增大，且平衡向正方向移動的措施是______（填編號）
A、使用的更高效催化劑
B、升高溫度
C、及時分離出氨氣
D、沖入氮氣，增大氮氣的濃度（保持容器體積不變）
②若在某溫度下、2L的密閉容器中發生N₂+3H₂?2NH₃的反應，如圖2表示N₂的物質的量隨時間的變化曲線．用H₂表示0～10min內該反應的平速率v（H₂）=______．從1min起，壓縮容器的體積為1L，則n（N₂）的變化曲線為______（填編號）
A、a  B、b   C、c   D、d
（3）隨著對合成氨研究的發展，2001年兩位希臘化學家提出了電解合成氨的方法，即在常壓下吧氫氣和用氦氣稀釋的氮氣，分別通入一個加熱到500℃的電解池中，采用高質子導電性的SCY陶瓷（能傳遞H⁺）為介質理用吸附在它內外表面上的金屬但多晶薄膜像電噪，實現了常壓、570℃條件下高轉化率的電解法合成氮（裝置如圖3）．
請回答：鎧電極是電解池的______極（填“陽“或“陰“），該極上的電極反應式是______．

Answer 1

（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）

催化劑  .

2NH₃（g）△H═-92kJ/mol，
故答案為：N₂（g）+3H₂（g）

催化劑  .

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）=

0.4mol 2L

10min

=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．