Question

（2010?聊城二模）I．科学家一直致力于“人工固氮”的新方法研究．
（l）目前合成氨技术原理为：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol
如图表示工业合成氨反应在某一段时间中反应速率与反应过程的关系曲线图：
①氢化物的体积分数最高的一段时间为

t₀～t₁

；t₁时刻改变的反应条件是

升温

．
②NH₃极易溶于水，其水溶液俗称氨水．用水稀释0.1mol/L的氨水，溶液中随着水量的增加而减小的是

bd

        （填序号）．
a.

c(NH4+)?c(OH-)

c(NH3?H2O)

b.

c(NH3?H2O)

c(OH-)

c．c（H⁺）．c（OH^-）d.

c(OH-)

c(H+)

  
（2）1998年希腊亚里士多德大学的两位科学家采用高质子导电性的SCY冉瓷（能传递H⁺），实现了高温常压下利用
N₂和H₂电解合成氨．其阴极的电极反应式

N₂+6H⁺+6e^-=2NH₃

．
（3）根据最新“人工固氮”的研究报道，在常温、常压、光照条件下，N₂在催化剂（掺有少量Fe₂O₃的TiO₂）表面与水发生下列反应：2N₂（g）+6H₂O（1）?4NH₃（g）+3O₂（g）△H=akJ/mol  进一步研究NH₃生成量与温度的关系，常压下达到平衡时测得部分实验数据如下表

T/K	303	313	323
NH3生成量/（10-6mol）	4.8	5.9	6.0

①此合成反应的a

＞

  0，△S

＞

   0，（填“＞”“＜”或“=”）．
②已知：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol；2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-571.6kJ/mol 则2N₂（g）+6H₂O（g）=4NH₃（g）+3O₂（g）△H=

+l530kJ/mol

．

Answer 1

分析：（1）①根据平衡移动的方向判断氢化物的体积分数的高低；t₁时刻正逆反应速率都增大，且平衡向逆反应方向移动；
②加水稀释，促进一水合氨的电离，平衡向正方向移动；
（2）电解池的阴极发生得电子的还原反应；
（3）①根据物质的聚集状态判断△S；由表中数据判断升高温度平衡移动的方向，以此判断反应热；
②依据盖斯定律进行分析计算，通过合并热化学方程式得到焓变．

解答：解：（l）①t₁时刻之后，改变外界条件逆反应速率大于正反应速率，平衡向逆反应方向移动，则氢化物的体积分数减小，则t₀～t₁氢化物的体积分数最高，t₁时刻正逆反应速率都增大，且平衡向逆反应方向移动，应为升温，如增大压强，平衡向正反应分析移动，
故答案为：t₀～t₁； 升温；
②氨水中存在NH₃?H₂O?NH₄⁺+OH^-，加水稀释，促进一水合氨的电离，平衡向正方向移动，则n（NH₄⁺）、n（OH^-）增大，c（OH^-）减小，c（H⁺）增大，但弱电解质的电离平衡常数不变，水的离子积常数不变，故答案为：bd；
（2）电解池的阴极发生得电子的还原反应，在合成氨中，氮气得电子，所以阴极反应为：N₂+6H⁺+6e^-=2NH₃，故答案为：N₂+6H⁺+6e^-=2NH₃；
（3）根据物质的聚集状态判断△S增大；由表中数据判断升高温度平衡向正方向移动，则△H＞0，故答案为：①＞；＞；
 ②已知①N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol；氢气的燃烧热285.8kJ/mol，反应的热化学方程式为②H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8kJ/mol
以上两热化学方程式消去氢气合并，①×2+②×6得到热化学方程式为：2N₂（g）+6H₂O（l）?4NH₃（g）+3O₂（g）△H=+1530kJ/mol，
故答案为：+l530kJ/mol．

点评：本题考查了化学平衡的计算，速率、平衡常数的计算，平衡状态的判断依据和方法，影响平衡的因素分析，盖斯定律的应用，考查角度广，题目综合性强，较难．