Question

科学家一直致力于“人工固氨”的新方法研究。目前合成氨技术原理为：

N₂(g) +3H₂(g) 2NH₃(g)+92.4 kJ/mol

673K，30MPa下，上述合成氨反应中n(NH₃)和n(H₂)随时间变化的关系如右图所示。

（1）下列叙述正确的是(  )

A．点a的正反应速率比点b的大

B．点c处反应达到平衡

C．点d和点e处的n (N₂)相同

D．773K，30MPa 下，反应至t₂时刻达到平衡，则n(NH₃)比图中e点的值大

（2）在容积为2.0 L恒容得密闭容器中充入0.80 mol N₂(g)和1.60 mol H₂(g)，673K、30MPa下达到平衡时，NH₃的体积分数为20%。该条件下，N₂(g)+3H₂(g) 2NH₃(g)的平衡常数值为：_____________。

（3）K值越大，表明反应达到平衡时(    )。

A. H₂的转化率一定越高    B．NH₃的产量一定越大

C．正反应进行得越完全    D．化学反应速率越大

（4）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。阳极的电极反应为：H₂-2e2H⁺，则阴极的电极反应为：_____________。

 

Answer 1

【答案】

AC（2分）

K =16/15(或1.07或1.1)（2分）

C（2分）

N₂+6H⁺ +6e = 2NH₃(2分)

【解析】

试题分析：（1）A、由于a点的氢气浓度大于b点，所以a点正反应速率比b点正反应速率大。B、c点各种物质浓度还在变化，所以还未达到平衡。C、点d和e都表示达到平衡状态，针对同一个反应来说，达到平衡状态后物质的物质的量不再变化，所以氨气的物质的量两个点都相等。D、到达773K时，温度升高，平衡由于是放热反应，所以逆向移动，氨气的物质的量减小。所以比e点的值小。（2）利用三段式来进行计算如下：

N₂(g)+3H₂(g) 2NH₃(g)

始  0.8mol  1.6mol      0mol

变  x mol   3xmol      2xmol

终  0.8-x    1.6-3x      2x

达到平衡时，NH₃的体积分数为20%,则2x/(0.8-x+1.6-3x+2x)=0.2。解得x=0.2，则平衡时C（N₂）=0.3mol/L，C（H₂）=0.5mol/L，C（NH₃）=0.2mol/L，该条件下的平衡常数

K= =  =1.07，故答案为：1.07

（3）平衡常数越大，只能表示正向反应程度越大，而转化率和产量还需看投料有多少，也不影响化学反应的速率。选择C。

（4）首先根据题意，此装置是用语合成氨，则阴极的产物应该为氨气，阴极为阳离子得电子的反应，所以反应物为氮气，产物为氨气，根据元素守恒，反应物应还有一个含有氢元素的物质，即为阳极产物氢离子。所以方程式为：N₂+6H⁺ +6e ="=" 2NH₃

考点：此题涉及到了平衡图像的分析，化学平衡状态的判断，简单的化学平衡的计算

点评：