Question

(14分)氨是重要的化工产品之一，研究合成氨反应具有重要意义。
(1) 已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为：
 ，
写出以N₂和H₂为原料合成NH₃的热化学方程式________________________。
(2) 某小组研究了其他条件不变时，改变某一条件对上述反应的影响，实验结果如下图所示：
①t₁时刻改变的条件为__________________。
②t₂时刻，恒压充入氦气,t₃时刻达到平衡。在图中画出t₂时刻后的速率变化图像。

(3) 相同温度下，A、B、C三个密闭容器，A、B恒容，C带有可自由移动的活塞K，各向其中充入如图所示反应物，初始时控制活塞K使三者体积相等，一段时间后均达到平衡。

①达到平衡时，A、C两个容器中NH₃的浓度分别为c_l、c₂，则c₁______c₂(填“>”、“<”或“=”)。
②达到平衡时，若A、B两容器中反应物的转化率分别为α(A),α(B)，则α(A)+α(B)______1(填“ >”、“<”或“=”）。
③达到平衡时，若容器C的体积是起始时的3/4，则平衡时容器C中H₂的体积分数为_______。
(4) 直接供氨式碱性燃料电池（DAFC)，以KOH溶液为电解质溶液，其电池反应为 4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O，则负极的电极反应式为__________________。

Answer 1

(1)N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g)  △H＝ －90.8 kJ·mol^－1（2分）
(2)①升高温度 （2分）
② （2分）
(3)①  <（2分） ② ＜ （2分）    ③50% （2分）
(4)2NH₃—6e^—+6OH^—＝N₂+6H₂O （2分）

试题分析：(1)根据键能关系计算：△H＝反应物的键能－生成物的键能=946＋436×3－390.8×6=－90.8 kJ·mol^－1；N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g)  △H＝ －90.8 kJ·mol^－1
(2)①t₁时刻正逆反应速率都增大，向逆向移动，则是升高温度；②恒压充入氦气，相当于减压，正逆速率都减小，向逆向移动，如下图

(3)
①A恒容，压强减小，C恒压，所以C中压强大于A， c₁<c₂。
②A中相当于氨气是2mol，B容器中是A中的2倍，压强增大，则反应物的转化率小于A。即1－α(A)>α(B)，则α(A)+α(B)<1；
③若容器C的体积是起始时的3/4，则平衡时物质的量是起始时的3/4，
N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g)
起始（mol）  1    3          0
转化（mol）  x    3x        2x
平衡（mol） 1-x  3-3x        2x
（4-2x）/4=3/4；x=0.5；则H₂的体积分数为1.5÷3=50%
(4)电池总反应为 4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O，知道正极反应为：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^—，由总反应减去正极反应，则负极的电极反应式为2NH₃—6e^—+6OH^—＝N₂+6H₂O。
点评：本题以合成氨为载体，考查了高考的中热点知识：热化学方程式、化学平衡、原电池等知识，综合性强，也是高考的常考内容，平时学习要注意整理这类习题。