Question

【题目】氨是氮循环过程中的重要物质，氨的合成是目前普遍使用的人工固氮方法。

（1）根据如图提供的信息，写出该反应的热化学方程式____________________________，下图的曲线中________（填“a” 或“b”）表示加入铁触媒（催化剂）的能量变化曲线。

（2）在恒容容器中，下列描述中能说明上述反应已达平衡的是_____________。

A．3υ(H2)正＝2υ(NH3)逆

B．单位时间内生成n molN2的同时生成2n molNH3

C．容器内气体的密度不随时间的变化而变化

D．容器内压强不随时间的变化而变化

（3）500℃、50MPa时，在容积为1 L的容器中加入1 mol N2、3 mol H2，反应达平衡后测得平衡常数为K，此时N2的转化率为a。则K和a的关系是K＝_______________。

（4）为了寻找合成NH3的适宜条件，某同学设计了三组实验（如下表），请在下表空格处填入相应的实验条件及数据。

实验编号	T(℃)	n (N2)/n(H2)	P(MPa)
ⅰ	450		1
ⅱ	______		10
ⅲ	480	______	10

（5）1998年希腊亚里斯多德大学的两位科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷（能传递H+），实现了高温常压下高转化率的电解合成氨。其实验装置如图。阴极的电极反应式为________________________。

Answer 1

【答案】N2(g) + 3H2(g)2NH3(g)；ΔH＝－92 kJ·mol-1 b B D 450 N2＋6H+＋6e－＝2NH3

【解析】

（1）由图1可知，1molN2（g）与3molH2（g）完全反应生成2molNH3（g）的反应热为508kJ/mol-600kJ/mol=-92kJ/mol，所以合成氨的热化学反应方程式为N2（g）+3H2（g）2NH3（g）△H═-92kJ/mol，催化剂能降低反应的活化能，b活化能较低；

（2）A．3υ（H2）正=2υ（NH3）逆说明：v （NH3）逆：v （H2）正═3：2不等于对应化学计量数之比，即正反应速率不等于逆反应速率，选项A错误；

B．单位时间内生成n mol N2的同时生成2n molNH3说明正反应速率等于逆反应速率，选项B正确；

C．体积不变，气体的质量不变，密度也会不变，用密度不变无法区分非平衡状态和平衡状态，选项C错误；

D．反应N2（g）+3H2（g）2NH3（g）是反应前后气体的总物质的量不相等的反应，当体积固定时，根据阿伏伽德罗定律可知，温度、体积相同时，气体的物质的量之比等于压强之比，容器内气压不随时间变化，说明气体的总物质的量不再发生变化，即说明可逆反应达到了化学平衡状态，选项D正确。

答案选BD；

（3）根据题意： N2（g）+3H2（g）2NH3（g），

初始物质的量浓度mol/L： 1 3 0

变化物质的量浓度mol/L： a 3a 2a

平衡物质的量浓度mol/L： 1-a 3-3a 2a

则平衡常数为K==；

（4）该实验为了寻找合成NH3的适宜条件，ⅱ应只改变压强，ⅲ应只改变温度，所以应填入的数据为：450；；

（5）电解池的阴极发生得电子的还原反应，在合成氨反应中，氮气得电子，所以阴极电极反应为N2+6H+ +6e－=2NH3。