题目内容
氨是一种重要的化工原料，氨的合成和应用是当前的重要研究内容之一．（1）传统哈伯法合成氨工艺中相关的反应式为：N2+3H2
2NH3 △H＜0．①该反应的平衡常数K的表达式为：K=______．升高温度，K值______（填“增大”“减小”或“不变”）．
②不同温度、压强下，合成氨平衡体系中NH3的物质的量分数见下表（N2和H2的起始物质的量之比为1：3）．分析表中数据，______（填温度和压强）时H2转化率最高，实际工业生产不选用该条件的主要原因是______．
③下列关于合成氨说法正确是______（填字母）
A．使用催化剂可以提高氮气的转化率
B．寻找常温下的合适催化剂是未来研究的方向
C．由于△H＜0、△S＞0，故合成氨反应一定能自发进行
D．增大n（N2）：n（H2）的比值，有利于提高H2的转化率
（2）最近美国Simons等科学家发明了不必使氨先裂化为氢就可直接用于燃料电池的方法．它既有液氢燃料电池的优点，又克服了液氢不易保存的不足．其装置为用铂黑作为电极，加入电解质溶液中，一个电极通入空气，另一电极通入氨气．其电池反应为
4NH3+3O2=2N2+6H2O
你认为电解质溶液应显______ 性（填“酸性”、“中性“、“碱性”），写出负极电极反应式______．
【答案】分析：（1）①平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积；根据温度对平衡移动的影响判断平衡常数的变化；
②H2转化率最高时，氨气的含量最大；
③A．催化剂不影响平衡移动；
B．寻找常温下的合适催化剂可减少能量的消耗；
C．△S＜0；
D．增大n（N2）可提高H2的转化率．
（2）氨气为碱性气体，易与酸反应，应用碱性电解质，负极发生氧化反应．
解答：解：（1）①根据化学方程式可写出平衡常数为k=
，由于反应放热，升高温度平衡向逆反应方向移动，则平衡常数减小，
故答案为：k=
；减小；
②200℃、100MPa时氨气的含量最大，则H2转化率最高，但实际工业生产中越强不能太大，因压强太高，对生产设备要求也高，难以实现，
故答案为：200℃、100MPa；压强太高，对生产设备要求也高，难以实现；
③A．催化剂不影响平衡移动，故A错误；
B．寻找常温下的合适催化剂可减少能量的消耗，为研究的主要方向，故B正确；
C．△S＜0，需在一定温度下才能进行，故C错误；
D．增大n（N2）可提高H2的转化率，故D正确．
故答案为：BD；
（2）氨气为碱性气体，易与酸反应，所以电解质溶液应呈碱性，负极发生氧化反应，氨气被氧化生产氮气，电极反应式为2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O，
故答案为：碱性；2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O．
点评：本题考查化学平衡、电化学等知识，题目难度中等，本题影响化学平衡的因素，把握电极反应式的书写．
②H2转化率最高时，氨气的含量最大；
③A．催化剂不影响平衡移动；
B．寻找常温下的合适催化剂可减少能量的消耗；
C．△S＜0；
D．增大n（N2）可提高H2的转化率．
（2）氨气为碱性气体，易与酸反应，应用碱性电解质，负极发生氧化反应．
解答：解：（1）①根据化学方程式可写出平衡常数为k=
，由于反应放热，升高温度平衡向逆反应方向移动，则平衡常数减小，故答案为：k=
；减小；②200℃、100MPa时氨气的含量最大，则H2转化率最高，但实际工业生产中越强不能太大，因压强太高，对生产设备要求也高，难以实现，
故答案为：200℃、100MPa；压强太高，对生产设备要求也高，难以实现；
③A．催化剂不影响平衡移动，故A错误；
B．寻找常温下的合适催化剂可减少能量的消耗，为研究的主要方向，故B正确；
C．△S＜0，需在一定温度下才能进行，故C错误；
D．增大n（N2）可提高H2的转化率，故D正确．
故答案为：BD；
（2）氨气为碱性气体，易与酸反应，所以电解质溶液应呈碱性，负极发生氧化反应，氨气被氧化生产氮气，电极反应式为2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O，
故答案为：碱性；2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O．
点评：本题考查化学平衡、电化学等知识，题目难度中等，本题影响化学平衡的因素，把握电极反应式的书写．
练习册系列答案
相关题目
；氨是一种重要的化工原料，氨的合成与应用是当今重要研究内容之一。不同温度、压强下，合成氨平衡体系中NH3的物质的量分数见下表（N2和H2起始物质的量之比为1∶3）。
|
衡含量(%) 温度(℃) | 0.1 | 10 | 20 | 30 | 60 | 100 |
| 200 | 15.3 | 81.5 | 86.4 | 89.9 | 95.4 | 98.8 |
| 300 | 2.2 | 52.0 | 64.2 | 71.0 | 84.2 | 92.6 |
| 400 | 0.4 | 25.1 | 38.2 | 47.0 | 65.2 | 79.8 |
| 500 | 0.1 | 10.6 | 19.1 | 26.4 | 42.2 | 57.5 |
| 600 | 0.05 | 4.5 | 9.1 | 13.8 | 23.1 | 31.4 |
压强(Mpa)
氨的平回答下列有关问题：
（1）利用表中数据推断得出合成氨的反应是__________反应（填“放热”、“吸热”或“无热量变化”）。
（2）根据表中数据，在200℃和100MPa时，平衡体系中NH3的物质的量分数最高，而实际工业生产不选用该条件的主要原因是___________________________________。
（3）一定条件下，对在密闭容器中进行的合成氨反应达平衡后，其他条件不变时，若同时压缩容器的体积和升高温度达新平衡后，与原平衡相比，请将有关物理量的变化的情况填入下表中（填“增大”、“减小”或“可能增大也可能减小”）：
| 反应速率 | 平衡常数K | 氨的体积分数 | |
| 变化情况 |
（4）将1molH2和1molN2通入一体积不变的密闭容器中，在一定温度和催化剂作用下，反应达到平衡，测得NH3的物质的量为0.3mol，此时若移走0.5molH2和0.5molN2，则反应达到新的平衡时，NH3的物质的量为_____________（选填答案编号）。
A．0.3mol B．0.15mol C．小于0.15mol D．大于0.15mol，小于0.3mol
2NH3(g) △H。下图I是合成氨反应的能量与反应过程相关图（未使用催化剂）；图D是合成気反应在2L容器中、相同投料情况下、其它条件都不变时，某一反应条件的改变对反应的影响图。
mol/(L·min)
倍，则此温度下的平衡常数为_______。在同一温度，同一容器中，将起始物质改为amol N2 b molH2 c mol NH3 (a,b,c均不为零）欲使平衡混合物中各物质的质量与原平衡相同，则a,b,c满足的关系为_____________(用含a,b,c的表达式表示），且欲使反应在起始时向逆反应方向进行，c的取值范围是_______
Cu + Cu2+）。