1998年希腊亚里斯多德大学的Marnellos和Stoukides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化学合成氨．其实验装置如图．阴极的电极反应式为．题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

1998年希腊亚里斯多德大学的Marnellos和Stoukides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化学合成氨．其实验装置如图．

阴极的电极反应式为________．

答案：
解析：

N₂＋6H⁺＋6e^－2NH₃

练习册系列答案

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2.0L恒容得密闭容器中充入0.80mol N₂（g）和1.60mol 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：

1.07

．
（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2．阳极的电极反应为：H₂-2e→2H⁺，则阴极的电极反应为：

N₂+6H⁺+6e^-=2NH₃

．

（2009?清远模拟）德国人哈伯在1909年发明的合成氨反应原理为：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）已知298K时：△H=-92.4kJ?mol^-1试回答下列问题：
（1）在298K时，将10mol N₂和30mol H₂放入合成塔中，为何放出的热量小于924kJ？

该反应为可逆反应，10molN₂和30molH₂不可能完全反应，所以放出的热量小于10×10×92.4kJ=924kJ

．
（2）如图一在一定条件下，将1mol N₂与3mol H₂混合于一个10L密闭容器中，反应达到A平衡时，混合气体中氨占25%，试回答：
①N₂的转化率α_A为

（代入数值的表达式，不写出具体数值）当温度由T₁变化到T₂时，K_A

＞

K_B（填“＞”、“＜”或“=”）
（3）图二是实验室模拟工业法合成氨的简易装置．简述检验有氨气生成的方法

用湿润的红色石蕊试纸放在导管口处，若试纸变蓝，说明有氨气生成

．在1998年希腊亚里斯多德大学的Marmellos和Stoukides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化学合成氨．其实验装置如图．阴极的电极反应式

N₂+6e^-+6H⁺=2NH₃

．

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）根据下图提供的信息，写出该反应的热化学方程式

N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92kJ?mol^-1

，如图的曲线中

（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 mol N₂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1L的容器中加入1mol N₂、3mol 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	1/3	1
ⅱ		1/3	10
ⅲ	480		10

实验编号	T（℃）	n （N₂）/n（H₂）	P（MPa）
ⅰ	450	1/3	1
ⅱ		1/3	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

N₂+6H⁺+6e^-=2NH₃

．

氨是最重要的氮肥，是产量最大的化工产品之一。课本里介绍的合成氨技术叫哈伯法，是德国人哈伯在1905年发明的，其合成原理为N₂(g)+3H₂(g)

2NH₃(g)；ΔH＜0，他因此获得了1918年诺贝尔化学奖。工业上合成氨的部分工艺流程如下：

反应体系中各组分的部分性质见下表：

气体	氮气	氢气	氨
熔点/℃	-210.01	-252.77	-77.74
沸点/℃	-195.79	-259.23	-33.42

(1)合成氨反应的平衡常数很小，所以在工业上采取气体循环的流程，即反应后通过把混合气体的温度降低到____________，使混合气体分离出产品，N₂、H₂继续循环。写出该反应的化学平衡常数表达式：K=____________。

(2)运用化学反应速率和化学平衡的观点说明工业上采用“使混合气体分离出产品，N₂、H₂继续循环”的生产措施的理由：___________________________________________________。

(3)已知拆开1 mol H—H键、1 mol N—H键、1 mol N≡N键分别需要的能量是436 kJ、391 kJ、946 kJ，则N₂与H₂反应生成NH₃的热化学方程式为_____________________________。

(4)合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。对于密闭容器中的反应：N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g)，在673 K、30 MPa下，n(NH₃)和n(H₂)随时间变化的关系如下图甲所示。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(t₁时刻)和点e(t₂时刻)处n(N₂)不一样

D.其他条件不变，773 K下反应至t₁时刻，n(H₂)比图中d点的值大

(5)1998年希腊亚里斯多德大学的Marncellos和Stoukides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化学合成氨，其实验装置如下图乙。阴极的电极反应式为__________________________________________________________________。

甲乙

(8分)德国人哈伯在1913年实现了合成氨的工业化生产，反应原理：

N₂(g)＋3H₂(g) 2NH₃(g)；已知298 K时，

ΔH＝－92.4 kJ·mol^－1，ΔS＝－198.2J·mol^－1·K^－1，试回答下列问题：

(1)计算说明298 K下合成氨反应能否自发进行？________(填“能”或“不能”)；在298K时，将10 mol N₂和30 mol H₂放入合成塔中，为什么放出的热量小于924 kJ？________。

(2)如图在一定条件下，将1 mol N₂和3mol H₂混合于一个10 L的密闭容器中，反应达到A平衡时，混合气体中氨占25%，试回答下列问题：

①N₂的转化率为________；

②在达到状态A时，平衡常数K_A＝________(代入数值的表达式，不要求得具体数值)，当温度由T₁变化到T₂时，K_A________K_B(填“＝”、“<”或“>”)。

③在达到状态B时，下列说法正确的是(　　)

a．通入氩气使压强增大，化学平衡向正反应方向移动

b．N₂的正反应速率是H₂的逆反应速率的1/3倍

c．降低温度，混合气体的平均相对分子质量变小

d．增加N₂的物质的量，H₂的转化率降低

(3)若在恒温、恒压条件下合成氨反应达到平衡后，再向平衡体系中通入氩气，平衡________移动(填“向左”“向右”或“不”)。

(4)在1998年希腊亚里斯多德大学的Marnellos和Stoukides采用高质子导电性的SCY陶瓷(能传递H^＋)，实现了高温高压下高转化率的电化学合成氨，其实验装置如图：

则阴极的电极反应式为____________________________________________________。

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